Físicos da Espanha, do Japão e da República Tcheca desenvolveram um novo microscópio de força atômica (do inglês, AFM) capaz de proceder a um verdadeiro levantamento da identidade química de átomos diferentes dispostos sobre uma superfície. È um passo à frente em relação aos AFM atuais, que não podem senão detectar a posição dos átomos.

O dispositivo determina a composição e as estruturas locais, utilizando um método preciso de padronização e pode mesmo ser utilizado para manipular espécies atômicas específicas, uma característica que poderá permitir que nanoestruturas sejam manipuladas "átomo a átomo".

Inventado há 20 anos, o AFM é a melhor ferramenta que os cientistas possuem para examinar os átomos na superfície de isolantes e de condutores. Em seu modo "dinâmico" o mais preciso, uma minúscula sonda vibrante de diamante passa por cima de um material e grava as forças químicas pelo viés das variações das freqüências de ressonância.

Essas forças variáveis permitem aos cientistas reproduzir um mapa em 3 dimensões da superfície. Mas, embora essa técnica seja a mesma para discernir diferentes átomos, ela não podia, até o presente, distinguir sua identidade química real, tornando difícil a determinação da estrutura atômica.

Oscar Custance, da Universidade de Osaka (Japão), com seus colegas espanhóis e tchecos demonstraram que um AFM podia estabelecer a identidade química de um material se sua composição elementar já fosse conhecida. Essa informação fornece as concentrações relativas dos átomos sobre uma superfície, que podem então ser correlacionadas com o mapa topográfico normal do AFM para deduzir a posição de átomos de tal ou tal tipo.

O desafio principal dessa abordagem, entretanto, é que as forças químicas atrativas responsáveis pelo mapa dependem fortemente da qualidade da extremidade da sonda (para ser simples: não é possível guardar uma "impressão digital" significativa de um tipo de átomo de uma medida a outra).

A equipe de Custance superou esse obstáculo, inventando um método sensível de padronização: a primeira etapa consiste em efetuar medidas detalhadas das variações da força sobre a ponta em função da distância para diferentes átomos, e de armazenar numerosas curvas força-distância.

Os pesquisadores fizeram a demonstração de sua técnica de "tomada de impressão digital", distinguindo os átomos de estanho (azul) e de chumbo (verde) depositados sobre um substrato de silício (vermelho).

Créditos: Oscar Custance

Os físicos comparam as medidas para obter seus valores relativos para cada uma das espécies atômicas. Como esses valores relativos não dependem mais de qualquer fator externo, tal como a ponta da sonda, eles podem servir de referências ("de impressões digitais") atômicas para caracterizar a superfície dos diferentes materiais. "A possibilidade de identificar os átomos dessa maneira poderá multiplicar as possibilidades, já excepcionais, do AFM", afirma Custance.

Custance afirmou ainda que essa funcionalidade suplementar abre caminho a novas aplicações na área de semicondutores, permitindo aos engenheiros fabricar dispositivos eletrônicos, de maior performance, por dopagem seletiva dos transistores em escala nanométrica.

Techno-Science, 01 mars 2007 (Tradução - MIA).

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