No son reposiciones de "The Jetsons", pero los investigadores que trabajan en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han desarrollado una nueva técnica de microscopía que utiliza un proceso similar al de un televisor de tubo antiguo que produce una imagen —catodoluminiscencia— para obtener imágenes de características a nanoescala. Combinando las mejores características de microscopía óptica y electrónica de barrido, el rápido, versátil, y la técnica de alta resolución permite a los científicos ver características de la superficie y del subsuelo potencialmente tan pequeñas como de 10 nanómetros de tamaño.

La nueva técnica de microscopía, descrito en la revista Anticipos de AIP , utiliza un haz de electrones para excitar una matriz de puntos cuánticos especialmente diseñada, haciendo que emitan luz visible de baja energía muy cerca de la superficie de la muestra, explotar los llamados efectos de luz de "campo cercano". Al correlacionar los efectos locales de esta luz emitida con la posición del haz de electrones, Las imágenes espaciales de estos efectos se pueden reconstruir con una resolución de escala nanométrica.

La técnica evita perfectamente dos problemas en la microscopía a nanoescala, el límite de difracción que restringe los microscopios ópticos convencionales a resoluciones no mejores que aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz (aproximadamente 250 nm para la luz verde), y las energías relativamente altas y los requisitos de preparación de muestras de la microscopía electrónica que son destructivos para muestras frágiles como el tejido.

El investigador del NIST Nikolai Zhitenev, un co-desarrollador de la técnica, tuvo la idea hace unos años de utilizar un recubrimiento de fósforo para producir luz para imágenes ópticas de campo cercano, pero en ese momento, no había fósforo disponible que fuera lo suficientemente delgado. Los fósforos espesos hacen que la luz diverja, limitando severamente la resolución de la imagen. Esto cambió cuando los investigadores del NIST se asociaron con investigadores de una empresa que construye puntos cuánticos optimizados y de alta ingeniería para aplicaciones de iluminación. Los puntos cuánticos potencialmente podrían hacer el mismo trabajo que un fósforo, y ser aplicado en un recubrimiento tanto homogéneo como lo suficientemente grueso para absorber todo el haz de electrones y al mismo tiempo lo suficientemente delgado para que la luz producida no tenga que viajar muy lejos a la muestra.

El esfuerzo colaborativo encontró que los puntos cuánticos, que tienen un diseño de núcleo-carcasa único, produjo eficientemente fotones de baja energía en el espectro visible cuando se energizó con un haz de electrones. Una posible fuente de luz de película delgada en la mano, el grupo desarrolló un proceso de deposición para unirlos a las muestras como una película con un espesor controlado de aproximadamente 50 nm.

Al igual que en un viejo televisor de tubo donde un haz de electrones se mueve sobre una pantalla de fósforo para crear imágenes, la nueva técnica funciona escaneando un haz de electrones sobre una muestra que ha sido cubierta con los puntos cuánticos. Los puntos absorben la energía de los electrones y la emiten como luz visible que interactúa y penetra en la superficie sobre la que se ha recubierto. Después de interactuar con la muestra, los fotones dispersos se recolectan usando un fotodetector ubicado cerca, permitiendo construir una imagen. La primera demostración de la técnica se utilizó para obtener imágenes de la nanoestructura natural del propio fotodetector. Debido a que tanto la fuente de luz como el detector están tan cerca de la muestra, el límite de difracción no se aplica, y se pueden crear imágenes de objetos mucho más pequeños.

"Inicialmente, Nuestra investigación fue impulsada por nuestro deseo de estudiar cómo la falta de homogeneidad en la estructura de la energía fotovoltaica policristalina podría afectar la conversión de la luz solar en electricidad y cómo se pueden mejorar estos dispositivos. "dice Heayoung Yoon, el autor principal del artículo. "Pero rápidamente nos dimos cuenta de que esta técnica también podría adaptarse a otros regímenes de investigación, sobre todo la obtención de imágenes para muestras biológicas y celulares, muestras húmedas, muestras con superficies rugosas, así como fotovoltaica orgánica. Estamos ansiosos por poner esta técnica a disposición de la comunidad de investigadores en general y ver los resultados ".