O físico canadense Dan Berard criou um projeto ambicioso para conseguir obter imagens de átomos e moléculas ao nível atômico.

Ele construiu em sua própria casa um microscópio de corrente de tunelamento (conhecido pela sigla em inglês STM).

Para quem não sabe, esse tipo de equipamento usa o Efeito Túnel, ou tunelamento quântico - um fenômeno da mecânica quântica pelo qual elétrons conseguem desaparecer de um átomo e aparecer em outro, como se estivesse em um túnel -  para capturar os átomos de uma superfície.

E ao contrário de outros microscópios comuns, o STM usa uma agulha minúscula em vez de lentes de vidros.

Esta agulha, por sua vez, gera uma alteração na corrente elétrica e consegue ficar a uma distância incrivelmente pequena da superfície a ser analisada (inferior a um nanômetro, um bilionésimo de um metro), possibilitando uma varredura pelos átomos existentes no objeto.

Parte externa de um microscópio de varredura por tunelamento [Wikimedia Commons]

Este feito era algo impossível de se realizar na mecânica clássica – pois as partículas atravessam um estado mesmo com uma energia potencialmente menor para passar pela barreira. A invenção deu aos físicos Gerd Binning e Heinrich Rohrer o Prêmio Nobel de Física de 1986 e possibilitou inúmeras inovações na nanotecnologia.

E é justamente por se tratar de algo tão preciso que ninguém imaginaria que é possível criar um STM dentro de casa, por qualquer curioso. E foi isso que o físico Dan Berard fez.

Como fazer um microscópio de corrente de tunelamento caseiro

Berard precisou apenas de materiais caseiros (como um dispositivo de sensor de áudio piezoelétrico que custa 80 centavos de dólar, pedaços de madeira em MDF e estruturas feitas com sucata de alumínio) para conseguir criar um microscópio capaz de capturar imagens de estruturas atômicas em tamanho real.

Segundo ele, até mesmo manipular um único átomo não é uma tarefa tão difícil como todos pensam.

O sensor de áudio piezoelétrico é a chave para realizar a medição. Ele deve ser “picado” em pequenos quadrantes com uma faca caseira com cuidado, pois é muito frágil. Depois, ele deve ser cuidadosamente colado, já que o aquecimento da solda pode danificá-lo (ainda assim, Berard usou a solda para fazer seu microscópio por achar mais prático).

A estrutura leitor usa nada menos que porcas, parafusos e sucatas de alumínio. Ele pode ser moldado com um serrote e uma lima, e pode  ser furado com qualquer furadora comum. O modelo é, então, colado para baixo usando uma moeda de 1 centavo e um imã.

A cabeça do leitor usa dois blocos de alumínio ligadas por três parafusos de ajuste de precisão [dberard.com]

Depois, basta usar uma fonte de alimentação, outros dispositivos eletrônicos fáceis de encontrar e aplicar o processador de imagem em código aberto do software Gwyddion para começar a inspecionar átomos individualmente.

Antes de tudo, é preciso que o equipamento esteja em um ambiente isolado de vibrações, para que o STM não sofra oscilações e prejudique o escaneamento. Morando próximo de um aeroporto e de uma avenida movimentada, Berard precisou improvisar uma estrutura com chapas de aço e pedaços de viton perfluorelastômero, que ajudam a amortecer vibrações.

A parte mais complicada – e cara – do feito seria encontrar algo que possa ser medido, como uma placa de grafite, material usado por Dan Berard em seus testes. 

Para obter mais detalhes, dicas e o passo a passo completo para a criação do microscópio de corrente de tunelamento caseiro acesse o site de Dan Berard.