Pesquisadores do Institute for Molecular Science, da SOKENDAI, e da Universidade de Tohoku, no Japão, apresentaram uma versão aprimorada da espectroscopia de geração de soma de frequências (SFG) capaz de mapear moléculas com resolução aproximada de 10 nanômetros.
O avanço, publicado em 20 de janeiro de 2026 no Journal of Physical Chemistry C, utiliza um esquema de campo próximo denominado tip-enhanced SFG (TE-SFG). A técnica explora o confinamento do campo plasmônico que se forma no nanogap entre a ponta de um microscópio de varredura por túnel (STM) e o substrato, superando o limite de difração que restringia a SFG convencional à escala micrométrica.
Como funciona
Na SFG, dois feixes de luz de frequências diferentes interagem com o material e geram um terceiro feixe cuja frequência corresponde à soma das duas iniciais. Quando um dos feixes está na faixa do infravermelho médio, capaz de excitar vibrações moleculares, o sinal obtido fornece informações sobre a estrutura química da superfície. O método é sensível apenas às regiões onde há quebra de simetria, o que confere especificidade de interface e permite distinguir a orientação “para cima” ou “para baixo” de moléculas idênticas.
Apesar dessa seletividade, a resolução espacial permanecia limitada. O grupo japonês resolveu o problema concentrando o campo eletromagnético em um volume nanométrico dentro do gap ponta-substrato. Dessa forma, imagens vibracionais com cerca de 10 nm de detalhamento puderam ser registradas, revelando variações de orientação em domínios moleculares agregados que antes não eram acessíveis.
Base teórica
Além dos experimentos, os autores construíram um arcabouço teórico que incorpora interações dipolares e multipolares para descrever o processo TE-SFG. Cálculos numéricos reproduziram as principais características espectrais e forneceram parâmetros confiáveis sobre agregação e orientação absoluta das moléculas analisadas.
Imagem: Internet
Aplicações potenciais
Obter informações de polaridade e orientação em escala nanométrica é crucial para compreender fenômenos em interfaces biológicas, eletroquímicas e catalíticas, áreas onde pequenas variações podem alterar totalmente a reatividade. Segundo os pesquisadores, o TE-SFG estabelece uma nova categoria de nanoscopia óptica não linear, sensível à direção das moléculas, complementando métodos de campo próximo baseados em processos lineares, como Raman de ponta aprimorada ou microscopia de infravermelho dispersivo.
Com a combinação de resolução nanométrica, sensibilidade de superfície e capacidade de diferenciar orientações opostas, a ferramenta abre caminho para estudos detalhados de sistemas interfaciais complexos, antes limitados por restrições ópticas fundamentais.
Com informações de Nanowerk
