Métodos de microscopia têm sido determinantes em nossa compreensão do universo e em nossa capacidade de desenvolver dispositivos complexos e pequenos, como circuitos eletrônicos integrados. Em paralelo com o desenvolvimento de vários métodos de microscopia baseados em feixes de luz, feixes de elétrons e sondas físicas, tem havido também o desenvolvimento de técnicas espectroscópicas e analíticas de vários tipos. Uma das mais comumente utilizadas é a espectroscopia dispersiva em energia (EDS) que permite a determinação da composição de pequenas regiões de amostras em microscópios eletrônicos, tanto de varredura quanto de transmissão. 

Recentemente, um avanço sem precedentes que combina microscopia eletrônica e espectroscopia eletrônica foi publicado por um ex-aluno do IFGW. O agora Dr. Yves Auad fez Mestrado no IFGW entre 2017 e 2019 atuando na instrumentação necessária para coleção e injeção de luz dentro de um Microscópio de Varredura de Tunelamento (STM). Depois desse trabalho, ele foi realizar seu doutorado no Laboratoire de Physique des Solides, na França, onde utilizou seu aprendizado e foi muito além. Ele aprimorou de forma extrema o sistema de injeção luz instalado em um Microscópio de Eletrônico de Transmissão de Varredura (STEM) e desenvolveu novas técnicas que utilizam luz para estimular a interação entre o feixe de elétrons e a amostra sob observação. Em certas condições, essa interação pode inclusive acelerar os elétrons, técnica chamanda de espectroscopia de ganho de energia (EEGS). Foi utilizando essa técnica, associada a um laser sintonizável, que ele demonstrou espectroscopia com resolução na escala de micro-elétron-volt e simultaneamente com resolução espacial sub-nanométrica. Trata-se de uma iniciativa que conseguiu atingir alta resolução espacial e ao mesmo tempo alta resolução espectral em modo fotônicos com alto fator de qualidade (10.000). 

Este trabalho foi recentemente publicado na revista Nature Communications e definitivamente abre novos caminhos para a espectro-microscopia de alta resolução (espacial e espectral) e salienta a importância desta área. De fato, o experimento demonstra nano-óptica utilizando elétrons livres com aplicações vastas incluindo, por exemplo, estudos de defeitos pontuais emissores de luz em semicondutores. 

Referência do artigo: 

Auad, Y., Dias, E.J.C., Tencé, M. et al. μeV electron spectromicroscopy using free-space light. Nat Commun 14, 4442 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39979-0.

doi: https://doi.org/10.1038/s41467-023-39979-0