Los investigadores han desarrollado una técnica de imagen que utiliza una aguja diminuta y súper afilada para empujar una sola nanopartícula en diferentes orientaciones y capturar imágenes en 2-D para ayudar a reconstruir una imagen en 3-D. El método demuestra imágenes de nanopartículas individuales en diferentes orientaciones mientrasen un estado excitado inducido por láser.
Los resultados, publicados en El diario de la física química , reunió a investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Washington, Seattle, en un proyecto colaborativo a través del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas en la U. de I.
Las nanoestructuras como los semiconductores de microchips, los nanotubos de carbono y las moléculas de proteínas grandes contienen defectos que se forman durante la síntesis que hacen que difieran en composición entre sí. Sin embargo, estos defectos no siempre son algo malo, dijo Martin Gruebele, autor principal yProfesor de química y presidente de Illinois.
"El término 'defecto' es un nombre poco apropiado", dijo Gruebele. "Por ejemplo, los semiconductores se fabrican con defectos intencionales que forman los 'agujeros' en los que los electrones saltan para producir conductividad eléctrica. Tener la capacidad de representarloslos defectos podrían permitirnos caracterizarlos mejor y controlar su producción "
Como los avances tecnológicos permiten nanopartículas cada vez más pequeñas, es fundamental que los ingenieros conozcan el número y la ubicación precisos de estos defectos para garantizar la calidad y la funcionalidad.
El estudio se centró en una clase de nanopartículas llamadas puntos cuánticos. Estos puntos son pequeños semiconductores casi esféricos utilizados en tecnología como paneles solares, imágenes de células vivas y electrónica molecular: la base para la computación cuántica.
El equipo observó los puntos cuánticos usando un microscopio de túnel de barrido de absorción de una sola molécula equipado con una aguja afilada con un grosor de solo un átomo en su punta. La aguja empuja las partículas individuales alrededor de una superficie y las escanea para verlasdel punto cuántico desde diferentes orientaciones para producir una imagen tridimensional.
Los investigadores dijeron que existen dos ventajas distintas del nuevo método SMA-STM en comparación con la tecnología actual: la técnica ganadora del Premio Nobel llamada tomografía electrónica criogénica.
"En lugar de una imagen producida usando un promedio de miles de partículas diferentes, como se hace con CryoET, SMA-STM puede producir una imagen a partir de una sola partícula en aproximadamente 20 orientaciones diferentes", dijo Gruebele. "Y porque no estamosrequeridos para enfriar las partículas a temperaturas cercanas al cero absoluto, podemos capturar las partículas a temperatura ambiente, no congeladas e inmóviles ".
Los investigadores observaron los puntos cuánticos de semiconductores para este estudio, pero SMA-STM también se puede usar para explorar otras nanoestructuras como nanotubos de carbono, nanopartículas metálicas o macromoléculas sintéticas. El grupo cree que la técnica se puede refinar para usar con materiales blandos comoMoléculas de proteínas, dijo Gruebele.
Los investigadores están trabajando para avanzar SMA-STM en una técnica de tomografía de una sola partícula, lo que significa que deberán demostrar que el método no es invasivo.
"Para que SMA-STM se convierta en una verdadera técnica de tomografía de una sola partícula, tendremos que demostrar que nuestros empujones no dañan ni puntúan la nanopartícula de ninguna manera mientras se rueda", dijo Gruebele. "Eliminar solo un átomo puedealterar fundamentalmente la estructura del defecto de la nanopartícula "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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