Novo microscópio gera imagens de material invisível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/12/2025

Esquema do microscópio recém-desenvolvido, usado para obter imagens das camadas de nitreto de boro.
[Imagem: FHI]

Grafeno branco

O nitreto de boro (BN), também conhecido como "grafeno branco", é um material em camadas composto pelos elementos boro (B) e nitrogênio (N).

Virtualmente tão útil quanto seu equivalente de carbono, já tendo sido usado para criar sinapses artificiais para computadores neuromórficos e até qubits para computadores quânticos, o grafeno branco pode existir em várias formas, incluindo o ainda mais interessante nitreto de boro hexagonal (hBN).

Para facilitar e ampliar seu uso, contudo, é necessário fazer uma caracterização precisa das camadas do material bidimensional. E aí está o problema: O BN é transparente em toda a faixa espectral do infravermelho próximo e do visível. Ou seja, não é possível estudá-lo usando microscópios ópticos convencionais simplesmente porque ele é virtualmente invisível.

A boa notícia é que Niclas Mueller e colegas do Instituto Fritz Haber, na Alemanha, desenvolveram um truque simples que permitiu pela primeira vez a observação direta das camadas atômicas desse material tão interessante.

Primeiras imagens diretas do hBN, que permitirá empilhar monocamadas de materiais 2D umas sobre as outras para criar estruturas de van der Waals que podem apresentar propriedades completamente novas e interessantes.
[Imagem: Niclas S. Mueller et al. - 10.1002/adma.202510124]

É preciso ver para usufruir

Visualizar o nitreto de boro exigiu desenvolver um novo tipo de microscópio, que utiliza um truque de óptica não-linear para tornar o material visível.

A técnica, batizada de "microscopia de soma de frequência com resolução de fase", combina dois feixes de laser, um no infravermelho médio e outro na faixa visível, para gerar um sinal de soma de frequência na amostra, que é então medido.

Ao excitar de modo ressonante uma vibração da rede cristalina do hBN, o sinal de soma de frequência torna-se muito intenso, possibilitando não apenas a obtenção de imagens de grandes áreas da amostra (100 × 100 µm²) em menos de 1 segundo, mas também a visualização da orientação cristalina.

E, de posse do microscópio adequado, a primeira descoberta não tardou. Os pesquisadores descobriram que as camadas 2D de hBN que crescem em domínios triangulares apresentam bordas em ziguezague terminadas em nitrogênio, uma informação essencial para planejar seu uso em conjunto com outros materiais.

Além disso, a alta não-linearidade observada na faixa de frequência da ressonância vibracional coloca o hBN monocamada como um material promissor também para a conversão ascendente de frequência - do infravermelho para o visível - em novos dispositivos optoeletrônicos, incluindo as câmeras e demais dispositivos de visão noturna.

E é apenas o começo: Os pesquisadores já preveem uma extensão de sua nova ferramenta de imagem como um método não invasivo e sem marcadores para estudar uma gama mais ampla de materiais 2D empilhados, ou materiais de materiais de van der Waals, bem como suas combinações com conjuntos moleculares anisotrópicos.

Mais tópicos