Los científicos han desarrollado nuevos materiales para la electrónica de próxima generación tan pequeños que no solo son indistinguibles cuando están muy juntos, sino que tampoco reflejan suficiente luz para mostrar detalles finos, como colores, incluso con los microscopios ópticos más potentes. Bajo un microscopio óptico, los nanotubos de carbono, por ejemplo, se ven grisáceos. La incapacidad de distinguir detalles finos y diferencias entre piezas individuales de nanomateriales dificulta que los científicos estudien sus propiedades únicas y descubran formas de perfeccionarlas para uso industrial.

En un nuevo informe en Nature Communications , investigadores de UC Riverside describen una tecnología de imagen revolucionaria que comprime la luz de la lámpara en un punto del tamaño de un nanómetro. Sostiene esa luz al final de un nanocable plateado como un estudiante de Hogwarts practicando el hechizo "Lumos" y la usa para revelar detalles previamente invisibles, incluidos los colores.

El avance, que mejora la resolución de imágenes en color a un nivel sin precedentes de 6 nanómetros, ayudará a los científicos a ver los nanomateriales con suficiente detalle para que sean más útiles en la electrónica y otras aplicaciones.

Ming Liu y Ruoxue Yan, profesores asociados de la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside, desarrollaron esta herramienta única con una técnica de superenfoque desarrollada por el equipo. La técnica se ha utilizado en trabajos anteriores para observar la vibración de los enlaces moleculares a una resolución espacial de 1 nanómetro sin necesidad de lentes de enfoque.

En el nuevo informe, Liu y Yan modificaron la herramienta para medir señales que abarcan todo el rango de longitud de onda visible, que se puede usar para representar el color y representar las estructuras de bandas electrónicas del objeto en lugar de solo las vibraciones de las moléculas. La herramienta comprime la luz de una lámpara de tungsteno en un nanocable de plata con dispersión o reflexión cercana a cero, donde la luz es transportada por la onda de oscilación de electrones libres en la superficie de plata.

La luz condensada sale de la punta del nanocable de plata, que tiene un radio de solo 5 nanómetros, en un camino cónico, como el haz de luz de una linterna. Cuando la punta pasa sobre un objeto, se detecta y registra su influencia en la forma y el color del haz.

"Es como usar el pulgar para controlar el rociado de agua de una manguera", dijo Liu, "usted sabe cómo obtener el patrón de rociado deseado cambiando la posición del pulgar y, del mismo modo, en el experimento, leemos el patrón de luz para recuperar los detalles del objeto que bloquea la boquilla de luz de 5 nm de tamaño".

Luego, la luz se enfoca en un espectrómetro, donde forma una pequeña forma de anillo. Al escanear la sonda sobre un área y registrar dos espectros para cada píxel, los investigadores pueden formular las imágenes de absorción y dispersión con colores. Los nanotubos de carbono originalmente grisáceos reciben su primera fotografía en color, y ahora un nanotubo de carbono individual tiene la oportunidad de exhibir su color único.

"El nanocable de plata de punta afilada atómicamente suave y su acoplamiento óptico y enfoque casi sin dispersión son fundamentales para la imagen", dijo Yan. "De lo contrario, habría una intensa luz perdida en el fondo que arruinaría todo el esfuerzo".

Los investigadores esperan que la nueva tecnología pueda ser una herramienta importante para ayudar a la industria de los semiconductores a fabricar nanomateriales uniformes con propiedades consistentes para su uso en dispositivos electrónicos. La nueva técnica de nanoimagen a todo color también podría usarse para mejorar la comprensión de la catálisis, la óptica cuántica y la nanoelectrónica.

Liu, Yan y Ma se unieron a la investigación de Xuezhi Ma, un becario postdoctoral en la Universidad de Temple que trabajó en el proyecto como parte de su investigación doctoral en UCR Riverside. Los investigadores también incluyeron a los estudiantes de la UCR Qiushi Liu, Ning Yu, Da Xu, Sanggon Kim, Zebin Liu, Kaili Jiang y el profesor Bryan Wong.

El documento se titula "Transmisión óptica de súper resolución de 6 nm e imágenes espectroscópicas de dispersión de nanotubos de carbono utilizando una fuente de luz blanca a escala nanométrica". + Explora más

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