Partículas de monmorillonita, cortar para revelar que uno de ellos es hueco.
La maravilla de la ciencia a menudo proviene de las infinitas posibilidades que abre cada descubrimiento sucesivo y los hallazgos inesperados que resultan. Los científicos de la Universidad de Bristol ahora tienen una nueva herramienta que producirá niveles de información aún más y sin precedentes, y lo que es más importante, sin perturbar lo natural, estado físico del objeto bajo escrutinio.
En los últimos meses, los físicos del Centro de Análisis de Interfaces de Bristol compitieron por el tiempo en el instrumento de doble haz, que como dice el director del centro, el Dr. Tom Scott, “Abre la llave a un mundo completamente nuevo”.
Hasta ahora ha producido cientos de imágenes que son tan hermosas como reveladoras, y aquellos en el IAC están ansiosos por ver qué más puede hacer el haz doble, trabajar con colegas de toda la Universidad para profundizar en todos los temas, desde diamantes hasta orejas de insectos.
El haz dual observa las estructuras de la superficie con una resolución de menos de un nanómetro, el equivalente a diez millonésimas del grosor de un cabello humano. La resolución de las imágenes producidas es de solo un nanómetro, que está más allá de lo minúsculo, dado que se necesita 1, 000 nanómetros para hacer una micra, y 1, 000 micrones constituyen un solo milímetro.
El doble haz se llama así porque funciona con dos sistemas:un haz de iones enfocado (FIB) y un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo de alta especificación (SEM). Opera utilizando iones de galio derivados de una fuente de iones de metal líquido que se dirigen a la superficie en un haz estrictamente controlado en el que los átomos individuales viajan a velocidades de hasta un millón de millas por hora. El haz de iones se puede controlar con precisión para eliminar material de áreas estrechamente definidas, esencialmente realizando micro e incluso nanocirugía en casi cualquier material.
Un nanoalambre fabricado con fresado por haz de iones para aplicaciones de detección de gas. También parece una versión a pequeña escala del puente colgante de Clifton.
A diferencia de otras técnicas utilizadas para diseccionar materiales, el dualbeam puede extraer información y capturar imágenes sin causar ningún daño detectable, excepto en un área pequeña. También puede depositar materiales como oro y platino, conocidos por su conductividad, en la estructura de la superficie, proporcionando información sobre la composición y el comportamiento de los materiales.
Para los físicos que buscan pozos cuánticos, biólogos que observan la estructura de las membranas en las orejas de los grillos de los árboles, e ingenieros deseosos de comprender la nanoestructura de las aleaciones exóticas, el doble haz parece tener la clave del éxito.
“Hace posibles cosas que antes se consideraban imposibles, está en el corazón de lo que hace que la ciencia sea hermosa, ”Dice el Dr. Scott. “Puede hacer las cosas de una manera definida con tanta precisión con un grado de precisión tan alto que es realmente increíble. De hecho, es difícil comprender cuán pequeña es la escala en la que funciona esta cosa ".
Algunas de las propuestas de proyectos que se están considerando que harían uso del haz doble incluyen un examen de las orejas de los grillos de los árboles de la India, donde el doble haz podría usarse para cortar y ver en tres dimensiones reconstrucciones de orejas de grillo. En última instancia, los hallazgos podrían informar los avances médicos en dispositivos auditivos para humanos.
Otro consiste en examinar los materiales utilizados para construir centrales nucleares. La velocidad a la que envejecen, y los resultados que se obtienen a medida que lo hacen, es motivo de grave preocupación. Un examen más detenido de la microestructura de los aceros inoxidables, y los procesos mediante los cuales se adaptan a la tensión cuando se ven afectados por los ciclos térmicos en las centrales eléctricas, generaría información significativa sobre los riesgos potenciales de falla que posteriormente podrían protegerse en el diseño de la próxima generación de centrales eléctricas.
El dualbeam también podría usarse en criptografía cuántica, para idear formas de transmitir mensajes de una manera que sea resistente a los intentos de acceder a la fuente, utilizando emisores construidos a partir de una única fuente de luz fotónica tan pequeña y codificada tan intrincadamente que es prácticamente indetectable.
En bioquímica, los investigadores están buscando hacer actuadores:"sándwiches de oro" con un relleno de polímero que podría nadar a través del torrente sanguíneo, recopilar información que podría utilizarse para informar acerca de los enfoques médicos a las enfermedades humanas.
Diseccionar y reconstruir estructuras en tres dimensiones puede llevar unos minutos u horas, dependiendo del volumen del material bajo escrutinio. El dualbeam también tiene una capacidad de automatización que permite a los investigadores programarlo para realizar tareas operativas, liberándolos para continuar con otra cosa. El Dr. Scott lo compara con un auxiliar de cocina multifacético:"Esta máquina básicamente hace todo el corte y cortado en cubitos, lo que te permite concentrarte en preparar una comida realmente fantástica ".
El Dr. Scott está ansioso por buscar otras colaboraciones que pongan a prueba los límites de cada disciplina y pongan a prueba los materiales y esta nueva herramienta:“El instrumento de doble haz es un claro ejemplo del compromiso de la Universidad con los avances innovadores en la investigación. Si vamos a ser los líderes en el Reino Unido e internacionalmente en términos de investigación, debemos superar los límites de lo que es técnicamente posible, y este nuevo equipo sin duda nos permitirá hacerlo ".
