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Nanotecnologia torna ultrassom 1.000 vezes melhor

Nanotecnologia torna ultrassom 1.000 vezes melhor

Nanotecnologia torna ultrassom 1.000 vezes melhor

As nanoestruturas em forma de cruz usam plásmons de superfície para converter os pulsos de luz em ondas sonoras de frequência ultra-alta, na faixa dos 10 GHz.[Imagem: Xiang Zhang Group/Berkeley Lab]

 
Ultrassom de alta resolução

Os aparelhos de ultrassom mais modernos já permitem reconstruções em 3D da face dos bebês. Mas um novo recurso promete gerar imagens que darão aos futuros pais a sensação de estarem olhando para seus filhos como se eles já tivessem nascido. Pesquisadores desenvolveram uma nova técnica de detecção de raios ultrassônicos que promete produzir imagens com uma resolução 1.000 vezes superior à atual.

Kevin O’Brien e seus colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos Estados Unidos, levaram a geração, detecção e controle das ondas sônicas de alta frequência para a nanoescala. Para isso, eles usaram nanoestruturas especiais combinadas com pulsos muito curtos de raios de laser para produzir fônons acústicos, quasipartículas de energia vibracional que se movem pela rede atômica de um material na forma de ondas de som. A vantagem é que essas vibrações ocorrem em uma frequência de 10 gigahertz – para comparação, os aparelhos de ultrassom usados hoje usam frequências de cerca de 20 megahertz.

Além dos microscópios

As nanoestruturas têm um formato de cruz, com braços de 35 nanômetros na horizontal e 90 nanômetros na vertical.

“Para gerar as frequências acústicas de 10 GHz em nossas nanoestruturas plasmônicas nós utilizamos uma técnica conhecida como ultrassom de picossegundos,” explica O’Brien. “Pulsos de sub-picossegundos de laser excitam os plásmons que dissipam sua energia na forma de calor. A nanoestrutura expande-se rapidamente e gera fônons acústicos coerentes. Este processo transduz os fótons do laser em fônons coerentes.”

Como a frequência dos pulsos é muitíssimo maior do que a utilizada hoje, torna-se possível gerar imagens de detalhes que passam despercebidos por pulsos de maior comprimento de onda, o que resulta em uma imagem de melhor qualidade e maior detalhamento. Além de uma resolução sem precedentes para o imageamento acústico, os fônons de 10 GHz poderão ser usados para “ver” estruturas de sub-superfície em sistemas em nanoescala que os microscópios ópticos e eletrônicos não conseguem detectar.

Bibliografia:
Ultrafast Acousto-plasmonic Control and Sensing in Complex Nanostructures
Kevin O’Brien, N. D. Lanzillotti-Kimura, Junsuk Rho, Haim Suchowski, Xiaobo Yin, & Xiang Zhang
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 4042
DOI: 10.1038/ncomms5042
 
Fonte: Site Inovação Tecnológica

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