Científicos del Molecular Foundry, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en California, han implementado un detector ultrarrápido en un microscopio electrónico.
La bautizada cámara 4D (detector directo de difracción dinámica) es actualmente el detector más rápido en funcionamiento, siendo capaz de capturar imágenes a un ritmo 60 veces más rápido que cualquier otro detector existente. Además, revela detalles a escala atómica en áreas mucho más grandes de lo que era posible hasta ahora.
Este detector de electrones genera aproximadamente 4TB de datos por minuto. "La cantidad de datos es equivalente a ver alrededor de 60.000 películas HD simultáneamente", explicó Peter Ercius, científico del Molecular Foundry.
Esto permite grabar películas completas de experimentos, en lugar de imágenes únicas, así como registrar cada electrón durante un experimento. "A través de este conjunto de datos realmente grande, podremos realizar experimentos 'virtuales' en la muestra, no tendremos que regresar y tomar nuevos datos de diferentes condiciones de imagen", señaló Jim Ciston, otro científico del equipo.
Para manejar la gran cantidad de datos que genera, el equipo creó una conexión directa entre el microscopio y la supercomputadora Cori en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación de Energía (NERSC) del laboratorio. De esta manera, los científicos pueden registrar las imágenes en escala atómica con temporización medida en microsegundos o millonésimas de segundo.
“Abre un nuevo régimen de tiempo para explorar con microscopía de alta resolución. Nadie ha tomado películas continuas en esta resolución de tiempo [usando imágenes electrónicas]", indicó Andrew Minor, director de la instalación del Centro Nacional de Microscopía Electrónica (NCEM, por sus siglas en inglés) del Molecular Foundry, y agregó:
> ¿Qué pasa allí? Hay todo tipo de dinámicas que pueden suceder. Simplemente no lo sabemos porque nunca antes habíamos podido mirarlas.
Es así que esta tecnología podría servir para tener una mayor comprensión de lo que ocurre a escalas más pequeñas en baterías y componentes microchip. Gracias a que el microscopio electrónico puede encontrar defectos a nivel atómico, puede ayudar a controlar y prevenir daños en este tipo de dispositivos. Asimismo, estas películas podrían revelar pequeñas deformaciones y movimientos en los materiales, por ejemplo, y mostrar la química a detalle nunca antes visto.
