Nanotecnologia

Microscópio da nanotecnologia agora cabe dentro de um chip

Microscópio de força atômica em um chip
O microscópio de força atômica em um chip mede cerca de 1 centímetro quadrado, com o MEMS conectado a uma placa de circuito do tamanho de um cartão de crédito. [Imagem: University of Texas at Dallas]

Microscópio e preço miniaturizados

Um microscópio de força atômica, um dos instrumentos que viabilizaram a nanotecnologia e que hoje custa meio milhão de dólares, agora cabe dentro de um chip.

A miniaturização foi possível com o uso de um MEMS (Microelectromechanical System), um sistema microeletromecânico.

"Uma versão educacional [de um microscópio de força atômica] custa entre US$30 mil e US$40 mil, e um de nível laboratorial pode passar dos US$500 mil. Nossa abordagem MEMS para o microscópio de força atômica tem o potencial para reduzir significativamente a complexidade e o custo do instrumento," disse o professor Reza Moheimani, da Universidade do Texas em Dallas.

"Um dos aspectos atrativos sobre os MEMS é que você pode produzi-los em massa, fabricando centenas ou milhares deles de uma vez, então o preço de cada chip seria apenas alguns dólares. Como resultado, você pode ser capaz de oferecer todo o sistema do microscópio de força atômica em miniatura por alguns milhares de dólares," acrescentou.

Microscópio de força atômica

Microscópio da nanotecnologia agora cabe dentro de um chip
A ponta de um microscópio AFM é tão fina que pode ter um único átomo na extremidade (direita). Embaixo, imagens geradas pelo aparelho. [Imagem: Rubén Pérez]

Um microscópio de força atômica (AFM na sigla em inglês) é uma ferramenta científica usada para gerar imagens tridimensionais detalhadas das superfícies dos materiais, até a escala nanométrica - que está aproximadamente na escala das moléculas individuais.

O projeto básico de um AFM consiste em um minúsculo braço, fixo de um lado e com uma ponta afiada na extremidade. À medida que o aparelho é movido para frente e para trás ao longo da superfície da amostra - ou a amostra se move sob ela - as forças de interação entre a ponta do microscópio e a amostra fazem com que a ponta se mova para cima e para baixo. Esses movimentos são então traduzidos em uma imagem topográfica.

"Um AFM é um microscópio que 'vê' uma superfície de forma parecida com que uma pessoa com deficiência visual faz, tocando. Você pode obter uma resolução que vai muito além do que um microscópio óptico pode alcançar," disse Moheimani.

AFM em um chip

O AFM em um chip mede cerca de 1 centímetro quadrado, com o MEMS conectado a uma placa de circuito do tamanho de um cartão de crédito. Esta placa contém todos os circuitos, sensores e outros componentes necessários para controlar o movimento do aparelho.

O protótipo ainda não rivaliza com a qualidade das imagens dos aparelhos comerciais, mas a equipe afirma que se trata de um aparelho de primeira geração, no qual eles continuam trabalhando com vistas a chegar a uma versão comercializável.

Bibliografia:

On-Chip Dynamic Mode Atomic Force Microscopy: A Silicon-on-Insulator MEMS Approach
Michael G. Ruppert, Anthony G. Fowler, Mohammad Maroufi, S. O. Reza Moheimani
IEEE Journal of Microelectromechanical Systems
Vol.: 26 Issue: 1
DOI: 10.1109/JMEMS.2016.2628890




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