Los investigadores de la Universidad de Brown han demostrado una manera de llevar una forma poderosa de espectroscopía, una técnica utilizada para estudiar una amplia variedad de materiales, al nano-mundo.

La microscopía de emisión de terahercios láser (LTEM) es un medio en auge para caracterizar el rendimiento de las células solares, circuitos integrados y otros sistemas y materiales. Los pulsos de láser que iluminan un material de muestra provocan la emisión de radiación de terahercios, que lleva información importante sobre las propiedades eléctricas de la muestra.

"Esta es una herramienta muy conocida para estudiar prácticamente cualquier material que absorba la luz, pero nunca ha sido posible utilizarlo a nanoescala, "dijo Daniel Mittleman, profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown y autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo. "Nuestro trabajo ha mejorado la resolución de la técnica, por lo que se puede utilizar para caracterizar nanoestructuras individuales".

Típicamente, Las mediciones de LTEM se realizan con una resolución de unas pocas decenas de micrones, pero esta nueva técnica permite realizar mediciones con una resolución de 20 nanómetros, aproximadamente 1, 000 veces la resolución anteriormente posible utilizando técnicas tradicionales de LTEM.

La investigación, publicado en la revista Fotónica ACS , fue dirigido por Pernille Klarskov, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Mittleman, con Hyewon Kim y Vicki Colvin del Departamento de Química de Brown.

Para su investigación, el equipo adaptó para la radiación de terahercios una técnica ya utilizada para mejorar la resolución de los microscopios infrarrojos. La técnica utiliza un alfiler de metal, afilado hasta una punta afilada de solo unas pocas decenas de nanómetros de ancho, que se sitúa justo encima de una muestra que se va a crear. Cuando la muestra está iluminada, una pequeña parte de la luz se captura directamente debajo de la punta, lo que permite una resolución de imagen aproximadamente igual al tamaño de la punta. Moviendo la punta alrededor, es posible crear imágenes de ultra alta resolución de una muestra completa.

Klarskov pudo demostrar que la misma técnica también podría usarse para aumentar la resolución de la emisión de terahercios. Para su estudio, ella y sus colegas pudieron obtener imágenes de una nanovarilla de oro individual con una resolución de 20 nanómetros utilizando una emisión de terahercios.

Los investigadores creen que su nueva técnica podría ser de gran utilidad para caracterizar las propiedades eléctricas de los materiales con un detalle sin precedentes.

"La emisión de terahercios se ha utilizado para estudiar muchos materiales diferentes:semiconductores, superconductores, aisladores de banda ancha, circuitos integrados y otros, ", Dijo Mittleman." Ser capaz de hacer esto hasta el nivel de nanoestructuras individuales es un gran problema ".

Un ejemplo de un área de investigación que podría beneficiarse de la técnica, Mittleman dice:es la caracterización de las células solares de perovskita, una tecnología solar emergente estudiada extensamente por los colegas de Mittleman en Brown.

"Uno de los problemas con las perovskitas es que están hechas de granos multicristalinos, y los límites de los granos son los que limitan el transporte de carga a través de una celda, ", Dijo Mittleman." Con la resolución que podemos lograr, podemos trazar cada grano para ver si las diferentes disposiciones u orientaciones influyen en la movilidad de la carga, lo que podría ayudar a optimizar las células ".

Ese es un ejemplo de dónde esto podría resultar útil, Mittleman dijo:pero ciertamente no se limita a eso.

"Esto podría tener aplicaciones bastante amplias, " El lo notó.