A inteligência artificial amplia a utilidade dos microscópios eletrônicos

Com resolução 1000 vezes maior do que um microscópio de luz, os microscópios eletrônicos são excepcionalmente bons em materiais de imagem e detalhamento de suas propriedades. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão demonstrando que desenvolvimentos avançados de software e uma estrutura de inteligência artificial (IA) podem impulsionar ainda mais seu desempenho.

Além de criar imagens ampliadas, as técnicas de microscopia eletrônica também capturam informações sobre as propriedades do material, como magnetização e potencial eletrostático, que é a energia necessária para mover uma carga contra um campo elétrico. A informação é armazenada em uma propriedade da onda de elétrons conhecida como fase. Fase descreve a localização ou tempo de um ponto dentro de um ciclo de onda, como o ponto onde uma onda atinge seu pico.

A recuperação de dados de fase, no entanto, é um problema de décadas para os cientistas. Informações como magnetização e potenciais elétricos são transportadas pela fase da onda de elétrons e são perdidas durante o processo de aquisição da imagem.

Para permitir que os cientistas acessem esses dados, os pesquisadores de Argonne propuseram alavancar ferramentas criadas para treinar redes neurais profundas, uma forma de inteligência artificial (IA) que imita o cérebro humano e requer algoritmos de treinamento.

Com dados de treinamento, a equipe de pesquisa do Argonne demonstrou uma maneira de recuperar informações de fase, bem como informações essenciais sobre seu microscópio eletrônico, incluindo resolução espacial, precisão e sensibilidade da microscopia. A análise de imagens de alta resolução habilitada por IA – um processo conhecido como “diferenciação automática de modo reverso” – determina posições atômicas para inferir propriedades físicas sobre os materiais.

Os pesquisadores recuperam pequenas mudanças de fase e, por sua vez, recebem informações sobre pequenas mudanças na magnetização e no potencial eletrostático, tudo sem exigir atualizações de hardware dispendiosas.

Leia o relatório .

Para obter mais informações, entre em contato com o Laboratório Nacional de Argonne; 630-252-2000 .