Por favor, avalie esta postagem
Pesquisadores do Trinity College Dublin introduziram um novo método de microscopia que reduz a radiação e acelera a geração de imagens ajustando a exposição dos elétrons em tempo real, melhorando a qualidade da imagem e minimizando os danos às amostras sensíveis.
Uma equipe do Trinity College Dublin inovou uma técnica de imagem microscópica que reduz a exposição à radiação e acelera o processo, aumentando a segurança e a eficiência na geração de imagens de materiais sensíveis.
Uma equipe internacional de cientistas, liderada pelo Trinity College Dublin, desenvolveu uma técnica avançada de imagem usando microscópios de última geração. Este novo método reduz significativamente o tempo e a exposição à radiação. Sua conquista marca um grande avanço, beneficiando vários campos, da ciência dos materiais à medicina. A técnica oferece imagens aprimoradas para materiais delicados, como tecidos biológicos, que são particularmente propensos a danos.
Atualmente, microscópios eletrônicos de transmissão de varredura (STEMs) direcionam um feixe altamente focado de elétrons através de amostras, construindo imagens ponto por ponto. Convencionalmente, em cada ponto, o feixe para por um tempo fixo e predefinido, pausando para acumular sinal(ais). Um pouco como câmeras usando filme fotográfico, isso produz imagens com um tempo de exposição constante em todos os lugares, independentemente das características na área da imagem. Os elétrons estão continuamente caindo na amostra até que o chamado “tempo de permanência” para cada pixel tenha passado. A abordagem convencional é simples de implementar, mas corre o risco de usar irradiação prejudicial excessiva que pode levar à transformação ou destruição da amostra.
Revolucionando a geração de imagens com detecção baseada em eventos
O novo método, no entanto, revoluciona a abordagem subjacente, ao reconsiderar a lógica fundamental da geração de imagens. Em vez de observar durante um tempo fixo e medir o número de “eventos” detectados – conforme os elétrons são espalhados de diferentes partes da amostra para construir uma imagem – a equipe desenvolveu um sistema de detecção baseado em eventos, onde eles medem o tempo variável necessário para detectar um número definido desses eventos.
Ambas as abordagens podem dar contraste de imagem de “taxa de detecção” equivalente, mas crucialmente a nova teoria matemática por trás de sua abordagem mostra que o primeiro elétron detectado em cada posição de sondagem fornece muitas informações na construção da imagem, mas os acertos subsequentes de elétrons no mesmo ponto fornecem retornos de informação rapidamente decrescentes. E cada elétron na amostra traz o mesmo risco de dano.
Essencialmente, o novo método significa que você pode “desligar” a iluminação bem no pico da eficiência da imagem, precisando de menos elétrons para construir uma imagem de qualidade semelhante ou melhor.
Mas uma teoria sozinha não fornece um modo de radiação reduzida. Para concretizar isso, a equipe patenteou uma tecnologia (Tempo STEM) – em conjunto com a IDES Ltd. – que faz exatamente isso, combinando um “obturador de feixe” de alta tecnologia para fechar o feixe uma vez que a precisão desejada em cada ponto de medição na amostra tenha sido alcançada.
Implementação e Impacto
O Dr. Lewys Jones, professor assistente Ussher na Escola de Física do Trinity College Dublin, pesquisador da Royal Society-Science Foundation Ireland University e pesquisador financiado no AMBER, o Centro de Pesquisa em Materiais Avançados e Bioengenharia do SFI, liderou a equipe por trás do artigo de pesquisa que acaba de ser publicado no importante periódico internacional Science.
Ele disse: “Combinar duas tecnologias já de ponta de uma forma tão empolgante proporciona um salto real nas capacidades do microscópio. Dar aos microscopistas a capacidade de 'apagar' ou 'obturar' o feixe de elétrons ligado e desligado em questão de nanossegundos em resposta a eventos em tempo real nunca foi feito antes.
“Nossa abordagem reduz a dose geral de radiação necessária para produzir imagens de alta qualidade, elimina o excesso de dose que estava apenas fornecendo retornos decrescentes e evita causar danos desnecessários à amostra.”
O Dr. Jon Peters, Trinity, é o primeiro autor do trabalho. Ele disse: “Nós tendemos a pensar em elétrons como relativamente suaves de uma perspectiva de radiação, mas quando eles são disparados em uma pequena amostra biológica a velocidades de cerca de 75% da velocidade da luz, não é nenhuma surpresa que eles danifiquem essas amostras. Este tem sido um grande problema para a microscopia, pois as imagens que você obtém podem ser inutilizáveis ou, pior, enganosas. Isso é obviamente problemático se você precisa tomar decisões sobre futuros materiais de bateria ou desenvolvimento de catalisador.”
Referência: “Microscopia eletrônica de transmissão de varredura responsiva a eventos” por Jonathan JP Peters, Bryan W. Reed, Yu Jimbo, Kanako Noguchi, Karin H. Müller, Alexandra Porter, Daniel J. Masiel e Lewys Jones, 1 de agosto de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.ado8579
A pesquisa foi financiada pela Science Foundation Ireland e pela Royal Society.
Para obter mais informações sobre a tecnologia patenteada TempoSTEM e o turboTEM Trinity/AMBER-spinout, consulte: https://www.turbotem.com/tempo/.