Um microscópio óptico convencional tem sua capacidade de aumento limitada pelo efeito da difração, fenômeno que distorce a onda luminosa sempre que o objeto iluminado atinge dimensões próximas a do comprimento de onda da luz.

Como o comprimento de onda da luz no visível tem centenas de nanômetros (1 nanômetro = 0.000000001 metro), a microscopia óptica não é capaz de mostrar a estrutura de moléculas e átomos. Na era da nanotecnologia, vencer esta limitação é essencial ao desenvolvimento.

Através da manipulação de uma sonda com ponta de dimensão nanométrica, a microscopia por varredura de sonda é capaz de evidenciar estruturas no nível atômico, trazendo aos nossos olhos os segredos dos processos atômicos e moleculares, importantes para o desenvolvimento da indústria química, farmacêutica, da medicina e engenharias de ponta.

Para se chegar à resolução atômica, sondas da espessura de um átomo são necessárias e isto já vem sendo obtido, como ilustrado em diversos locais deste site.

A sequência de imagens ao abaixo exemplifica a evolução em relação à microscopia óptica convencional, possível com a técnica de SPM. Trata-se de uma amostragem de nanotubos de carbono depositados em um substrato de vidro (dimensão 1000 nm x 1000 nm, cortesia: Dr. P. T. Araujo).

Imagem de um microscópio óptico convencional. A definição da imagem é dada pelo comprimento de onda da luz l, que neste caso é um laser vermelho (λ = 533nm).

Imagem de microscopia por varredura de sonda por força atômica, que mostra o relevo real da região, onde dois nanotubos podem ser vistos.

Imagem de microscopia de varredura óptica, onde o uso de uma sonda com função de nano-antena leva a medida a uma resolução dez vezes menor que o comprimento de onda da luz.

Entretanto, esta é uma tecnologia extremamente cara, e o seu domínio requer um grande esforço no desenvolvimento da instrumentação científica. O problema de instrumentação no Brasil passa por inúmeros desafios como a estruturação logística, a carência de recursos humanos e até questões de ordem cultural, estas partindo primariamente do conceito estabelecido de que comprar é melhor do que desenvolver.

Este conceito faz sentido em se tratando de equipamentos de uso geral e que são produzidos em massa, mas não se aplica ao caso de experimentos pioneiros, em que o domínio da tecnologia do instrumento de medida deve ser pleno.

Com esta compreensão, o Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) criou a chamada Rede Brasileira de Pesquisa em Microscopia de Varredura por Sonda, ou rede SPM-Brasil (do inglês scanning probe microscopy) que tem o objetivo de trazer a nanotecnologia aos olhos de todos os brasileiros.