O Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia da Universidade da Califórnia nos Estados Unidos, desenvolveu um novo detector de elétrons que é o mais rápido até agora. O microscópio avançado pode capturar imagens no nível atômico em velocidades nunca antes observadas.
“É o detector de elétrons mais rápido já feito”, disse Andrew Minor, diretor de instalações da NCEM na Molecular Foundry. “Ele abre um novo período de tempo para explorar com microscopia de alta resolução. Ninguém nunca fez filmes contínuos nesta resolução temporal.”
Os pesquisadores nomearam o novo dispositivo “Câmera 4D” para Detector Direto de Difração Dinâmica. O microscópio é equipado exclusivamente para encontrar defeitos no nível atômico.
“O que acontece lá? Existem todos os tipos de dinâmicas que podem acontecer. Nós simplesmente não sabemos porque nunca pudemos olhar para eles antes,” disse ainda Minor.
O novo dispositivo pode gravar imagens na escala atômica 60 vezes mais rápido que qualquer detector existente, permitindo aos cientistas obter filmes inteiros de experimentos. Também fornece impressionantes 4 TB por minuto de dados.
“A quantidade de dados equivale a assistir a cerca de 60 mil filmes em HD simultaneamente”, disse Peter Ercius, cientista da equipe da Molecular Foundry, parte do Laboratório de Berkeley.
A Câmera 4D também possui uma geometria única que se presta ao estudo de elementos leves e pesados em materiais lado a lado.
Gerenciando os dados
Agora, os pesquisadores estão procurando construir um sistema que possa lidar com a enorme quantidade de dados produzidos pelo detector. Mais especificamente, eles estão procurando a peça que falta entre o microscópio avançado e seu supercomputador.
“Na verdade, já temos um sistema capaz de fazer isso. O que realmente precisamos fazer é construir uma rede entre o microscópio e o supercomputador”, disse Brent Draney, arquiteto de redes do NERSC, no laboratório da Berkeley.
Quando o projeto estiver concluído, o supercomputador poderá analisar o vasto fluxo de dados em apenas alguns segundos.
“O supercomputador analisará os dados em cerca de 20 segundos para fornecer um feedback rápido aos cientistas no microscópio para saber se o experimento foi bem sucedido ou não”, disse Ercius.
As aplicações potenciais deste avanço são vastas. Uma dessas áreas consiste em determinar o que acontece nas menores escalas em baterias e microchips. Como o microscópio eletrônico pode encontrar defeitos no nível atômico, isso poderia ajudar a evitar danos.
“Na verdade, capturaremos todos os elétrons que passarem pela amostra quando estiverem espalhados. Com esse conjunto de dados muito grande, poderemos realizar experiências “virtuais” na amostra. Não teremos que voltar atrás e tirar novos dados de diferentes condições de imagem”, explicou Jim Ciston, outro cientista da equipe de fundição molecular.
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