Um grupo de investigadores da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, acredita ter desbloqueado um reino inteiramente novo da ciência ótica. Isso porque a equipa criou um microscópio eletrónico de transmissão que foi capaz, pela primeira vez na história, de capturar um elétron com tanta clareza que é possível ver seus componentes individuais.
De acordo com o resumo do estudo, o microscópio attosecond permitirá que os físicos, cientistas óticos e outros especialistas estudem o movimento dos elétrons em detalhes sem precedentes.
Os passos do estudo
O primeiro microscópio eletrónico foi desenvolvido há quase um século. Desde então, muitos avanços foram feitos. A própria equipa de físicos da Universidade do Arizona que agora dá um novo passo na área já detinha o recorde mundial da maior resolução alcançada com um microscópio. O trabalho mais recente, contudo, foi além e pode mudar a ciência.
O microscópio de transmissão utilizado desde os anos 2000 já ampliava os objetos milhões de vezes o seu tamanho original, capacidade bem maior que a dos microscópios de luz. Para isso, o equipamento funciona a partir do disparo de pulsos de feixes de laser de elétrons.
A partir daí, esses microscópios de transmissão contavam com sensores de câmara e lentes extremamente precisos para capturar as imagens dessas partículas atómicas conforme elas passavam pela amostra. As mudanças observadas num sujeito entre essas imagens são o que é chamado de resolução temporal de um microscópio.
Na tentativa de ampliar essa resolução, os investigadores precisaram acelerar essas rajadas de laser para attossegundos. Para termos uma noção, um attossegundo equivale a 1 × 10 −18 de segundo (um quintilionésimo de segundo). Para efeito de comparação, um attossegundo está para 1 segundo da mesma forma que 1 segundo está para cerca de 31,71 mil milhões de anos.
A era da atomicroscopia
Conforme documentado num artigo publicado na Science Advances, a equipa de investigadores da UA baseou-se no trabalho pioneiro dos vencedores do Prémio Nobel de Física de 2023, que geraram o primeiro pulso de radiação ultravioleta extrema, também medido em attossegundos. A partir disso, o grupo conseguiu criar um microscópio eletrónico de transmissão capaz de disparar um único pulso de attossegundo.
“A melhoria da resolução temporal dentro dos microscópios eletrónicos tem sido antecipada há muito tempo e o foco de muitos grupos de pesquisa. Pela primeira vez, podemos ver pedaços do elétron em movimento”, afirmou Mohammed Hassan, professor associado de física e ciências óticas da UA, numa declaração da universidade.
O avanço pode significar o início de uma nova era da ciência ótica, que vai possibilitar o estudo de um reino inteiramente novo que os investigadores estão a chamar de "atomicroscopia".
"Com este microscópio, esperamos que a comunidade científica possa entender a física quântica por trás de como um elétron se comporta e como um elétron se move,” explicou Hassan sobre as implicações da pesquisa para a física quântica, a biologia e a química.
