Nanotecnologia

Lentes metálicas criarão microscópios ópticos de altíssima resolução

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/10/2008

Lentes metálicas criarão microscópios ópticos de altíssima resolução
Esquema de funcionamento das nanolentes metálicas.[Imagem: Kawata et. al.]

Antes do surgimento das nanociências imperava a crença de que os microscópios ópticos seriam capazes de mostrar, no máximo, estruturas do tamanho do comprimento de onda da luz visível.

Com a necessidade vieram as invenções, e hoje já existem várias técnicas que permitem a chamada visualização de sub-comprimentos de onda (veja Microscópio óptico poderá ser usado na Nanotecnologia e Microscópio óptico vence a barreira do comprimento de onda da luz visível ou tudo sobre microscópios.

Lentes metálicas de prata

Os pesquisadores do Laboratório Riken, no Japão, não se deram por satisfeitos. Segundo eles, as técnicas para visualização óptica de nanoestruturas ainda não são práticas o suficiente, principalmente porque cada dispositivo funciona apenas numa fração fixa do comprimento de onda - para ver algo de tamanho diferente, o dispositivo tem que ser alterado.

A equipe do Dr. Satoshi Kawata acredita ter encontrado a solução para isso. Eles projetaram uma nova técnica de microscopia óptica que permite a visualização das nanoestruturas em cores e a distâncias maiores da amostra do que é possível hoje. A técnica utiliza minúsculas lentes metálicas, feitas de prata.

Ressonância plasmônica

A visualização óptica de nanoestruturas menores do que o comprimento de onda da luz visível se baseia na ressonância dos plasmons de superfície, movimentos coletivos de elétrons na superfície de um metal que conseguem amplificar significativamente as ondas de luz nas proximidades desse metal. Essas ondas de luz amplificadas são então utilizadas para a visualização de sub-comprimentos de onda.

Entretanto, essa atuação da ressonância plasmônica decai rapidamente conforme se distancia da superfície metálica, o que limita o uso da técnica.

Nanolentes

A equipe do Dr. Kawata agora encontrou uma solução para esse problema, que consiste em fazer a luz passar por uma seqüência de nanobastões de prata. Com um número suficiente de nanobastões pode-se conseguir não apenas uma grande amplificação das ondas de luz, mas também torna-se possível transmitir uma imagem inteira.

"Essas nanolentes poderão ser utilizadas para a visualização direta de vírus ou da distribuição de proteínas em membranas celulares," diz o Dr. Kawata.

Nanobastões

As distâncias entre os nanobastões desempenham uma função importante nesse mecanismo. Primeiro, as ressonâncias plasmônicas nos intervalos entre os nanobastões reforçam as ondas de luz, que tenderiam a decair rapidamente se seguissem ao longo de nanobastões maiores.

Em segundo lugar, os intervalos perturbam as ressonâncias ao longo da linha de transmissão, ampliando a faixa de comprimentos de onda que os nanobastões podem transmitir e permitindo a transferência de diferentes cores ao longo da estrutura.

Finalmente, pode-se amplificar a luz se os nanobastões forem dispostos de tal forma a se estreitarem, o que gradualmente expande a imagem à medida que ela caminha ao longo desses nanobastões.

"Esta invenção irá substituir os microscópios ópticos convencionais, à base de lentes, com nanolentes metálicas capazes de alcançar resoluções extremamente elevadas," prevê o pesquisador.

Bibliografia:

Subwavelength colour imaging with a metallic nanolens
Satoshi Kawata, Atsushi Ono, Prabhat Verma
Nature Photonics
Vol.: 2, 438-442
DOI: 10.1038/nphoton.2008.103
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