una nueva forma de microscopía examina materiales mediante ondas evanescentes
"Esta tecnología de microscopía es completamente nueva, por lo que aún estamos aprendiendo específicamente cómo y dónde puede aplicarse"
Los microscopios convencionales irradian una muestra, normalmente con luz o electrones. Cualquier radiación reflejada o dispersada puede utilizarse para construir una imagen detallada y obtener información característica sobre la superficie de un material. Esto se llama medición activa, pero no es la única técnica que puede utilizarse. Investigadores japoneses han desarrollado una nueva forma de microscopía capaz de sondear detalles de la superficie de un objeto, como la distribución de la red de un material y las temperaturas de los electrones, con una precisión nanométrica.
Los microscopios suelen utilizar radiación retrodispersada para crear imágenes, pero un grupo de investigación del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio está desarrollando un método totalmente nuevo para estudiar materiales utilizando la tenue luz que emiten, generada por el calor.
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo
Las ondas evanescentes son ondas electromagnéticas de corta duración que no transportan energía, como las ondas en la superficie de un material. Pueden crearse cuando la luz interactúa con la superficie, pero también pueden generarse térmicamente. Toda la materia contiene energía y emite calor, y las fluctuaciones térmicas localizadas en un material pueden crear brevemente fuertes ondas evanescentes. La clave de esta nueva y potente forma de microscopía, desarrollada por investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, está en la detección pasiva de estas ondas.
"La microscopía óptica de barrido de campo cercano, que utiliza radiación electromagnética dispersa, es una de las técnicas más utilizadas para examinar las propiedades de los materiales a escala nanométrica", explica Ryoko Sakuma, autora principal. Utilizando longitudes de onda infrarrojas térmicas, el equipo puede observar detalles indetectables por otros medios. "Nuestra nueva técnica utiliza la detección pasiva de la radiación emitida por el propio objeto, por lo que la superficie no necesita iluminación".
Utilizando su prototipo de instrumento, los investigadores examinaron ondas evanescentes excitadas térmicamente y generadas en dos materiales dieléctricos: nitruro de aluminio y nitruro de galio. La débil dispersión, imprevista, se observa en una banda de absorción denominada banda de Reststrahlen. Es la primera vez que se observa un fenómeno semejante sin exposición a la luz. Y lo que es más significativo, su análisis espectroscópico demostró que en la banda de Reststrahlen sólo existen las ondas polaritón (es decir, las causadas por la resonancia de fonones superficiales), a pesar de las predicciones teóricas de que estas ondas polaritón irían acompañadas de una gran cantidad de fluctuación térmica. Estos resultados nos ayudan a comprender las ondas evanescentes excitadas térmicamente en esta banda y sientan las bases de un modelo mejorado de detección pasiva para identificar materiales dieléctricos.
El equipo está deseando seguir desarrollando esta tecnología. "Nuestro instrumento es el único del mundo capaz de observar distribuciones de temperatura a nanoescala en superficies utilizando longitudes de onda de terahercios", explica el autor principal, Yusuke Kajihara. La gama de longitudes de onda de terahercios comienza en el infrarrojo medio, a partir de unos 10 µm, y se extiende hasta 1 mm. Como prototipo, mejorar el funcionamiento del instrumento es actualmente uno de sus principales objetivos. "Esta tecnología de microscopio es completamente nueva, por lo que aún estamos aprendiendo específicamente cómo y dónde puede aplicarse", añade Kajihara.
El equipo pretende seguir mejorando su prototipo de instrumento y perfeccionar el funcionamiento de la técnica. Su próximo paso es desarrollar un modelo de detección mejorado. El objetivo es conseguir una mayor versatilidad y, como resultado, una nueva y potente técnica de caracterización no destructiva que permita un análisis muy localizado de la dinámica de la superficie de un material.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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