Microscópio ultrarrápido captura movimentos inéditos de elétrons

Pesquisadores da Universidade do Arizona, nos EUA, desenvolveram o microscópio eletrônico mais rápido do mundo, capaz de capturar eventos no intervalo de um attossegundo, a menor fração de tempo já registrada – que corresponde a um quintilionésimo de segundo.

Pulsos nesta escala de tempo produzem uma sequência de imagens, como quadros de um filme. No entanto, os cientistas ainda não conseguiram observar as reações e mudanças que ocorrem num elétron entre esses quadros.

Descrito em artigo publicado esta semana na revista Avanços da Ciênciaesse avanço na tecnologia de microscopia usa lasers para criar feixes de elétrons pulsados. Com feixes que duram apenas alguns attosegundos, o novo dispositivo permite capturar movimentos de elétrons com uma precisão sem precedentes.

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Novo microscópio captura o movimento dos elétrons com detalhes nunca antes observados

Os microscópios eletrônicos ultrarrápidos que usam esses princípios foram desenvolvidos pela primeira vez na década de 2000, mas até então, os feixes de elétrons não eram capazes de registrar movimentos tão rápidos, resultando em perda de informações. Agora, com a duração dos feixes adaptada ao movimento dos elétrons, é possível observar detalhadamente esses fenômenos.

“O novo microscópio eletrônico é como uma câmera de última geração para a ciência”, explicou Mohammed Hassan, professor associado de física e ciências ópticas e principal autor do estudo, em um declaração. “Com ele podemos ver o que antes era invisível, como o comportamento dos elétrons. Esperamos que isso ajude a comunidade científica a compreender melhor a física quântica e o movimento dos elétrons.”

Isto representa um avanço significativo na pesquisa de attossegundos, um campo reconhecido com o Prêmio Nobel de Física do ano passado, concedido a Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier. Apesar do progresso, a área ainda é jovem e promissora. “Ainda estamos nos estágios iniciais e explorando o básico. A ideia é começar a controlar os elétrons e possivelmente influenciar processos químicos e biológicos no futuro”, comentou L’Huillier em entrevista ao site IFL Ciência.

A nova tecnologia combina pulsos ultracurtos de luz com feixes de elétrons, sincronizados com precisão para permitir a observação de processos ultrarrápidos em nível atômico. “A resolução temporal tem sido um objetivo de longo prazo na microscopia eletrônica. Agora, pela primeira vez, conseguimos obter uma resolução de attosegundos com o nosso microscópio, a que chamamos ‘atomicroscopia’”, explica Hassan. “Agora podemos observar o movimento dos elétrons com detalhes nunca antes vistos.”