Muitas vezes são questionados os saltos tecnológicos que podem ser dados no mundo da tecnologia de consumo diário. Pois bem, na verdade há um trabalho contínuo dos laboratórios de nanotecnologia para “encolher” sensores, câmaras e muitos outros dispositivos que podem mais tarde ser colocados ao serviço dos equipamentos mais “triviais”.
Um microscópio de força atómica é um dos instrumentos que viabilizaram a nanotecnologia e que hoje custa meio milhão de dólares, agora cabe dentro de um chip.
O que é um microscópio de força atómica?
Um microscópio de força atómica ou AFM na sua sigla em inglês, é uma ferramenta científica usada para gerar imagens tridimensionais detalhadas das superfícies dos materiais, até a escala nanométrica – que está aproximadamente na escala das moléculas individuais. Este equipamento, desenvolvido por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer no início de 1980, tem uma resolução demonstrada na ordem das frações de um nanómetro.
Para que serve este dispositivo?
O AFM é um instrumento que “permite” a existência ou que facilita hoje o avanço da nanotecnologia. Atualmente um microscópio de força atómica custa meio milhão de dólares. Originalmente tinha uma dimensão parecida com um smartphone, mas agora cabe dentro de um chip. Esta miniaturização foi possível com o recurso a um MEMS (Microelectromechanical System), um sistema microeletromecânico.
Um microscópio de força atómica, baseado em MEMS, desenvolvido por engenheiros da Universidade do Texas em Dallas tem cerca de 1 centímetro quadrado de tamanho. Os responsáveis da Universidade referem que uma versão educacional do dispositivo custa entre 30 mil dólares e 40 mil dólares. Quando se passa para um nível laboratorial o preço dispara para os 500 mil dólares.
Um microscópio de força atómica convencional é um instrumento grande e volumoso, com várias malhas de controlo, eletrónica e amplificadores.
Referiu Dr. Reza Moheimani, professor de engenharia mecânica da UT Dallas.
Um dos objectivos desta investigação é conseguir produzir, em massa, para reduzir significativamente a complexidade e o custo do instrumento. Um dos aspectos atrativos sobre os MEMS é que se pode produzir em massa, fabricar centenas ou milhares deles de uma vez. Dessa forma o preço de cada chip seria apenas de alguns dólares. Como resultado, será possível oferecer todo o sistema do microscópio de força atómica em miniatura por alguns milhares de dólares. Mas a “banalização” da produção fará também o microscópio ter um preço “de consumo”.
O primeiro microscópio de força atómica.
Um AFM é um microscópio que ‘vê’ uma superfície de forma parecida como uma pessoa com deficiência visual “vê”, isto é, através do toque. Um minúsculo braço, fixo de um lado e com uma ponta afiada na extremidade, é movido para frente e para trás ao longo da superfície da amostra – ou então a amostra move-se sobre a pequena ponta de silício ou diamante. As forças de interação entre a ponta do microscópio e a amostra fazem com que a ponta se mova para cima e para baixo. Esses movimentos são então traduzidos numa imagem topográfica.
AFM num chip
O AFM num chip mede cerca de 1 centímetro quadrado, com o MEMS ligado a uma placa de circuito terá o tamanho de um cartão de crédito. Esta placa contém todos os circuitos, sensores e outros componentes necessários para controlar o movimento do aparelho. O protótipo ainda não rivaliza com a qualidade das imagens dos dispositivos comerciais, mas a equipa afirma que se trata de uma produção de primeira geração, na qual eles continuam a trabalhar até chegar a um resultado possível de comercializar.