Aproveitando IA para Liberar Todo o Potencial de Microscópios Eletrônicos

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

Além de criar imagens ampliadas, técnicas de microscopia eletrônica também capturam informações sobre propriedades de materiais, 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 elétron 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.

Recuperar dados de fase, no entanto, é um problema de décadas para cientistas. Informações como magnetização e potenciais elétricos são carregadas pela fase da onda de elétron e são perdidas durante o processo de aquisição de imagem.

Para permitir que cientistas acessem tais dados, pesquisadores do Argonne propuseram aproveitar ferramentas construídas 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 informação de fase, bem como informação essencial sobre seu microscópio eletrônico, incluindo resolução espacial, precisão e sensibilidade da microscopia. A análise habilitada por IA de imagens de alta resolução — um processo conhecido como "diferenciação automática no modo reverso" — determina posições atômicas para inferir propriedades físicas sobre os materiais.

Pesquisadores recuperam minúsculos deslocamentos de fase, e por sua vez, recebem informações sobre pequenas mudanças em magnetização e potencial eletrostático, tudo sem exigir atualizações caras de hardware.

Leia o relatório .

Para mais informações, contate Laboratório Nacional Argonne; 630-252-2000.