{"id":9435,"date":"2021-07-30T15:56:09","date_gmt":"2021-07-30T18:56:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=9435"},"modified":"2021-08-09T10:59:23","modified_gmt":"2021-08-09T13:59:23","slug":"artigo-em-destaque-laminas-nanometricas-de-agua-para-alcancar-super-resolucao-em-microscopia-por-microondas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-laminas-nanometricas-de-agua-para-alcancar-super-resolucao-em-microscopia-por-microondas\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: L\u00e2minas nanom\u00e9tricas de \u00e1gua para alcan\u00e7ar super-resolu\u00e7\u00e3o em microscopia por microondas."},"content":{"rendered":"

\"Ilustra\u00e7\u00e3o
Ilustra\u00e7\u00e3o do microsc\u00f3pio de Robert Hooke no seu livro Micrographia.<\/figcaption><\/figure><\/p>\n

Estamos em 1679, na Inglaterra. O protagonista da hist\u00f3ria \u00e9 Robert Hooke, pol\u00edmata que se dedicou \u00e0 arquitetura e \u00e0 ci\u00eancia experimental e fez diversas contribui\u00e7\u00f5es \u00e0 compreens\u00e3o da natureza, inclusive utilizando os incipientes telesc\u00f3pios e microsc\u00f3pios \u00f3pticos que estavam em desenvolvimento naquele s\u00e9culo. Enquanto usa seu microsc\u00f3pio, Hooke percebe que, ao gotejar \u00e1gua na superf\u00edcie das amostras e colocar essa l\u00e2mina l\u00edquida em contato com o instrumento, a \u00e1gua fica bem aderida \u00e0 lente e as imagens ganham clareza e resolu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

L\u00e2minas de \u00e1gua aderidas a alguma superf\u00edcie s\u00e3o chamadas de meniscos, e seu uso na interface entre um microsc\u00f3pio \u00f3ptico e uma amostra tornou-se, depois de Hooke, a base da chamada \u201cmicroscopia de imers\u00e3o l\u00edquida\u201d.<\/p>\n

Agora estamos no Brasil, no Centro de Microscopia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), mais de 300 anos ap\u00f3s essa descoberta de Hooke – tempo suficiente para o ser humano desenvolver muitos equipamentos e t\u00e9cnicas de caracteriza\u00e7\u00e3o, como a microscopia de imped\u00e2ncia por microondas (sMIM na sigla em ingl\u00eas).<\/p>\n

Essa t\u00e9cnica \u00e9 um dos membros mais novos da fam\u00edlia da microscopia de varredura por sonda. Nesses microsc\u00f3pios, uma ponta extremamente fina percorre a superf\u00edcie da amostra. As for\u00e7as resultantes da intera\u00e7\u00e3o sonda – amostra s\u00e3o medidas, o que permite reconstruir a imagem da superf\u00edcie da amostra e trazer informa\u00e7\u00f5es sobre algumas das suas propriedades. No caso da t\u00e9cnica de\u00a0sMIM,\u00a0acopla-se um emissor de microondas a um microsc\u00f3pio de for\u00e7a at\u00f4mica (AFM em ingl\u00eas). A ponta da sonda do AFM funciona ent\u00e3o como um guia de ondas, e a intera\u00e7\u00e3o entre\u00a0as microondas\u00a0e a amostra fornece a informa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Representa\u00e7\u00e3o
Representa\u00e7\u00e3o do menisco formado na ponta do microsc\u00f3pio da UFMG durante as medidas de sMIM. Fonte: Nat Commun 12, 2980 (2021).<\/figcaption><\/figure>\n

\u00c9 precisamente esse equipamento que os pesquisadores da UFMG estavam usando quando notaram que as medidas que realizavam dependiam da umidade do ambiente. Eles foram, ent\u00e3o, fazer buscas na literatura cient\u00edfica, e conseguiram\u00a0formular\u00a0uma hip\u00f3tese: meniscos nanom\u00e9tricos de \u00e1gua estavam concentrando\u00a0as microondas\u00a0nos experimentos com sMIM.<\/p>\n

A hip\u00f3tese foi validada por meio de simula\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas, realizadas dentro do doutorado em Engenharia El\u00e9trica de Diego Camilo Tami L\u00f3pez, defendido pela UFMG em 2020. A modelagem do sistema, incluindo a forma\u00e7\u00e3o de meniscos, mostrou que a fina l\u00e2mina de \u00e1gua concentrava, sim,\u00a0as microondas,\u00a0fen\u00f4meno que gerava um aumento na resolu\u00e7\u00e3o das imagens geradas por\u00a0sMIM.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, testes experimentais foram realizados usando amostras de grafeno bicamada torcido, preparado mediante uma t\u00e9cnica recentemente desenvolvida pela equipe mineira, e\u00a0publicada no in\u00edcio deste ano<\/a>. Formado por duas camadas de grafeno empilhadas e levemente desalinhadas entre si, o material foi escolhido pela equipe da UFMG por oferecer bastante versatilidade nos experimentos.<\/p>\n

As amostras foram preparadas por cientistas da UFMG com a colabora\u00e7\u00e3o de pesquisadores da Universidade Federal da Bahia e do NIMS (Jap\u00e3o). Os experimentos de\u00a0sMIM\u00a0ficaram a cargo de Doug\u00a0Ohlberg,\u00a0cientista que se juntou \u00e0 equipe da UFMG em 2017, depois de mais de 20 anos trabalhando nos laborat\u00f3rios corporativos da Hewlett-Packard em Palo Alto (EUA).<\/p>\n

\"Imagens
Imagens de grafeno bicamada torcido sobre diferentes substratos obtidas pela t\u00e9cnica de sMIM. Fonte: Nat Commun 12, 2980 (2021).<\/figcaption><\/figure>\n

Nesses experimentos, controlando a forma\u00e7\u00e3o de meniscos de \u00e1gua de pouqu\u00edssimos nan\u00f4metros na ponta do microsc\u00f3pio, os pesquisadores conseguiram concentrar as microondas de forma controlada e, dessa forma, ultrapassar os limites da t\u00e9cnica de\u00a0sMIM,\u00a0alcan\u00e7ando uma super-resolu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cMostramos que o uso de microondas como ferramenta em microscopia pode ser ampliado at\u00e9 a escala de 1 nan\u00f4metro\u201d, diz o professor Gilberto Medeiros Ribeiro (UFMG), autor correspondente do artigo que reporta esta pesquisa no peri\u00f3dico\u00a0Nature Communications<\/a>, em formato\u00a0open access<\/em>.\u00a0Para n\u00e3o especialistas em microscopia: essa resolu\u00e7\u00e3o significa que \u00e9 poss\u00edvel distinguir dois pontos distintos a uma dist\u00e2ncia m\u00ednima de 1 nan\u00f4metro. \u201cIsto \u00e9 importante porque microondas representam radia\u00e7\u00e3o de muito baixa energia, o que faz com que aplica\u00e7\u00f5es em biologia sejam viabilizadas\u201d, completa o cientista.<\/p>\n

Como as microondas t\u00eam um comprimento de onda entre 1 metro e 1 mil\u00edmetro, este avan\u00e7o significa a possibilidade de sondar materiais na escala nanom\u00e9trica com ondas muito maiores. \u201cA principal contribui\u00e7\u00e3o do trabalho \u00e9 de mostrar como foi conseguido superar o limite de difra\u00e7\u00e3o em 100.000.000 de vezes: conseguimos fazer imagens com 1 nan\u00f4metro de resolu\u00e7\u00e3o utilizando um comprimento de onda de 10 cent\u00edmetros\u201d, diz Medeiros Ribeiro.<\/p>\n

A pesquisa foi realizada com financiamento das ag\u00eancias brasileiras CNPq, Finep, FAPEMIG e Capes.<\/p>\n

\"Alguns<\/a>
Alguns dos autores do artigo reunidos online. A partir da esquerda: Douglas Ohlberg, Jhonattan Ramirez, C\u00e1ssio Gon\u00e7alves do Rego, Diego Tami e Gilberto Medeiros-Ribeiro.<\/figcaption><\/figure>\n
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Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:<\/b>\u00a0The limits of near field immersion microwave microscopy evaluated by imaging bilayer graphene moir\u00e9 patterns.<\/em> Douglas A. A. Ohlberg, Diego Tami, Andreij C. Gadelha, Eliel G. S. Neto, Fabiano C. Santana, Daniel Miranda, Wellington Avelino, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Leonardo C. Campos, Jhonattan C. Ramirez, C\u00e1ssio Gon\u00e7alves do Rego, Ado Jorio & Gilberto Medeiros-Ribeiro. Nature Communications volume 12, Article number: 2980 (2021). Acesso ao artigo na \u00edntegra (open access<\/em>):\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41467-021-23253-2<\/a>.<\/p>\n

Contato do autor correspondente:<\/b>\u00a0Prof Gilberto Medeiros Ribeiro \u2013\u00a0gilberto@dcc.ufmg.br<\/a><\/p>\n

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