(PhysOrg.com) - Mientras adapta uno de los mejores instrumentos de imágenes del mundo para abordar uno de los desafíos más desconcertantes de la ciencia, Tom Flores siente que está jugando un juego microscópico de ¿Dónde está Wally?

En los libros para niños de Martin Handford, los lectores examinan detenidamente las ilustraciones atestadas de cientos de personas en busca de Waldo y su camiseta de rayas rojas y blancas.

Flores, un junior con especialización en física, está en la búsqueda de algo más difícil de alcanzar:el diminuto nanotubo de carbono.

Los nanotubos de carbono miden de 1 a 5 nanómetros de diámetro. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, o entre una diezmilésima y cienmilésima del grosor de un cabello humano.

Con una fuerza inigualable, rigidez y dureza, y proporciones de longitud a diámetro de hasta millones a uno, Los CNT tienen potencial en medicina, energía y muchas otras aplicaciones.

Pero su tamaño infinitesimal dificulta la búsqueda y observación de CNT. Mientras Wally se esconde detrás de la gente, Los CNT se esconden entre los baches, mellas motas de polvo y otras imperfecciones en un portaobjetos de microscopio. Revelan su presencia emitiendo luz infrarroja cuando se les dirige una fuente de luz.

Un plano de enfoque ultradelgado

Flores comenzó a estudiar CNT la primavera pasada con Slava Rotkin, profesor asociado de física, y continuó el verano pasado en el programa Experiencia de investigación para estudiantes universitarios del departamento de física. Financiado por la National Science Foundation, el programa permite a los estudiantes hacer una pasantía remunerada de 10 semanas junto con un miembro de la facultad.

El programa REU de Lehigh, con más de dos décadas de financiación NSF, es uno de los más antiguos del país. En los últimos cinco años, un promedio de 25 a 28 estudiantes, aproximadamente un tercio de Lehigh, han participado en la pasantía.

Flores y dos estudiantes de posgrado, Massooma Pirbhai y Tetyana Ignatova, estudian CNT con un NTEGRA-Spectra hecho a medida, adquirido recientemente por Rotkin y Richard Vinci. profesor de ciencia e ingeniería de materiales. El instrumento empareja un microscopio óptico con un microscopio de fuerza atómica (AFM), cuya sonda en forma de aguja escanea una superficie y registra sus características topográficas.

Flores y sus colegas combinan AFM con una técnica de imagen óptica llamada fluorescencia de reflexión interna total.

"TIRF es una forma de fotoluminiscencia, ”Dice Flores. "Excitas un objeto para que emita luz, que proporciona información sobre el objeto y sus propiedades.

“TIRF puede excitar un objeto en un plano extremadamente delgado. Estudiamos NTC de pared simple, que tienen 1 nm de diámetro. Nuestro plano de enfoque tiene que ser muy delgado; que no, obtenemos luminiscencia de las impurezas cercanas a nuestra muestra ".

Una integración única de técnicas de microscopía

Flores usa la punta de la sonda AFM para localizar la posición de los CNT en una muestra.

“Producimos una imagen topográfica AFM que nos muestra dónde debemos enfocar. La resolución de esa imagen está limitada solo por el diámetro de la punta. Esto es mucho mejor de lo que puede hacer con una sonda óptica.

“Nuestro proyecto es como un juego de ¿Dónde está Wally? Estamos tratando de encontrar un objeto diminuto en una muestra gigante. Tenemos que combinar la información del AFM sobre las características físicas (forma y tamaño) con información proporcionada por TIRF sobre cómo la luz interactúa con la muestra ".

Solo otro grupo de investigación en los EE. UU., dice Flores, integra AFM y TIRF en una configuración exactamente igual a la de Lehigh. Combinar las dos técnicas requiere ingenio. Para lograr un enfoque e iluminación óptimos, Flores y sus colegas han tenido que modificar la platina de la muestra y las lentes del microscopio óptico.

“Nuestro objetivo general es encontrar y examinar CNT y caracterizar sus propiedades para que los ingenieros puedan encontrar aplicaciones para ellos.

"Todavía no tenemos imágenes de CNT, pero hemos producido imágenes de perlas de polietileno con tintes que emiten luz en varias longitudes de onda.

"Entonces sabemos que nuestro sistema está funcionando".