Imagens 3D de nanopartículas criadas a partir de reconstituição átomo por átomo têm precisão sem precedentes

Por , em 15.04.2020

Os microscópios eletrônicos, inventados na década de 1930, permitem que cientistas vejam a estrutura atômica de materiais. No entanto, não conseguem mapear com precisão estruturas atômicas de materiais em solução líquida.

Agora, cientistas desenvolveram uma técnica chamada 3D SINGLE, sigla em inglês para identificação de estrutura de nanopartículas por microscopia eletrônica de célula líquida de grafeno. O trabalho foi possível com a melhoria de técnica relatada pela primeira vez em 2015.

Naquele momento foi adaptada uma técnica para determinar estrutura tridimensional de proteínas individuais, para determinar estruturas em três dimensões de nanopartículas individuais em solução. Assim, os pesquisadores adaptaram algoritmos criados para estudos biológicos para combinar milhares de imagens 2D em imagem 3D.

A nova pesquisa conta com um dos microscópios mais poderosos do mundo, que fica no Berkeley Lab’s Molecular Foundry. Os pesquisadores no laboratório trabalharam em colaboração com o Institute for Basic Science, da Coréia do Sul, da Monash University, na Austrália, e da UC Berkeley.

Construção da imagem

Foram capturadas milhares de imagens de oito nanopartículas de platina presas em líquido entre duas chapas de grafeno. Cada chapa com um átomo de espessura. Elas são suficientemente fortes para conter pequenos bolsões de líquido necessário para obter imagens de alta qualidade da disposição atômica de nanopartículas, de acordo com o coautor do estudo Peter Ericus.

Para os pesquisadores, os resultados obtidos representam um marco importante. De acordo com Ericus, a técnica permite determinar porque nanopartículas são catalisadores mais eficientes do que partículas maiores.

Determinar a estrutura atômica tridimensional de nanocristais individuais com precisão é essencial para compreender e predizer propriedades físicas. As pequenas diferenças entre nanocristais de um mesmo lote só podem ser compreendidas pela caracterização estrutural com alta resolução em três dimensões. Presume-se que essas diferenças sejam pequenas, mas importantes, porque podem afetar as propriedades físicas e químicas de cada partícula.

A descoberta tem implicações para a engenharia atômica de materiais para células de combustível, síntese química e veículos movidos a hidrogênio. [Berkeley Lab, Science]

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