{"id":89,"date":"2011-03-27T15:43:59","date_gmt":"2011-03-27T18:43:59","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/efeitoadverso\/2011\/03\/pesquisas_no_anel_de_luz\/"},"modified":"2011-03-27T15:43:59","modified_gmt":"2011-03-27T18:43:59","slug":"pesquisas_no_anel_de_luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/2011\/03\/27\/pesquisas_no_anel_de_luz\/","title":{"rendered":"Pesquisas no anel de luz"},"content":{"rendered":"

(publicado na UC dezembro\/2010)<\/a><\/em><\/p>\n

Alguns pesquisadores precisam de muita luz para trabalhar. E luz, nesse caso, na sua defini\u00e7\u00e3o mais b\u00e1sica: a de um amplo espectro de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica. Para analisar as entranhas microsc\u00f3picas, moleculares ou at\u00f4micas de suas amostras, esses cientistas precisam ora de raios X, ora de luz ultravioleta ou infravermelha, de ondas de r\u00e1dio ou at\u00e9 mesmo de luz vis\u00edvel. Tudo depende do material que querem conhecer melhor, da propriedade que pretendem medir e do fen\u00f4meno que precisam esmiu\u00e7ar, seja ele f\u00edsico, qu\u00edmico ou biol\u00f3gico. \u00c9 a fase embrion\u00e1ria do que pode vir a ser o desenvolvimento de uma nova tecnologia.<\/p>\n

Em 2009, essa necessidade de luz levou 2.320 cientistas de todo o pa\u00eds (e alguns de pa\u00edses vizinhos) a passar alguns dias, praticamente em regime de internato, no Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS), que fica no distrito de Bar\u00e3o Geraldo, em Campinas (SP). L\u00e1 funciona, desde 1997, o \u00fanico anel de luz s\u00edncrotron da Am\u00e9rica Latina. Um s\u00edncrotron (para os \u00edntimos) \u00e9 um acelerador de el\u00e9trons que emite simultaneamente – e com muita intensidade – um amplo espectro de radia\u00e7\u00e3o, sob a forma de feixes muito finos.<\/p>\n

O equipamento \u00e9 grande e sofisticado demais para caber no laborat\u00f3rio ou no or\u00e7amento individual de qualquer projeto de pesquisa. \u00c9 por isso que a maioria dos 30 an\u00e9is de luz deste tipo em funcionamento no mundo s\u00e3o instala\u00e7\u00f5es multiusu\u00e1rio, que atendem \u00e0 comunidade cient\u00edfica de uma determinada regi\u00e3o e funcionam 24 horas por dia, sete dias por semana, praticamente o ano inteiro.<\/p>\n

Um dos usu\u00e1rios do LNLS \u00e9 o engenheiro de materiais Celso Valentim Santilli, do Departamento de F\u00edsico-qu\u00edmica do Instituto de Qu\u00edmica da Unesp em Araraquara, distante 190 km de Campinas. A partir das 8 h do \u00faltimo dia 13 de outubro, logo ap\u00f3s o feriado prolongado, Santilli e tr\u00eas de seus orientandos passaram 48 horas numa das 14 linhas de luz do anel, a chamada SAX-2, uma das duas linhas por onde passam apenas raios X de baixo \u00e2ngulo, na sigla em ingl\u00eas.<\/p>\n

Considerando a quantidade de amostras que eles levaram na bagagem e todas as medidas a serem feitas, al\u00e9m dos naturais imprevistos que sempre surgem ao longo de um experimento, 48 horas n\u00e3o \u00e9 muito. Como a pr\u00f3xima visita pode demorar v\u00e1rios meses para ser agendada, \u00e9 preciso aproveitar cada minuto e se revezar na tarefa dia e noite. “\u00c9 puxado”, resigna-se Eduardo Molina, aluno de p\u00f3s-doc de Santilli.<\/p>\n

O orientador acompanharia o trabalho do grupo at\u00e9 o fim daquela tarde, mas, por causa de compromissos no dia seguinte, voltaria para dormir em Araraquara, deixando a responsabilidade nas m\u00e3os dos tr\u00eas pupilos. “Quando \u00e9 um experimento novo, ele (Santilli) fica, mas esse n\u00f3s j\u00e1 fizemos outras vezes”, diz Molina. “S\u00f3 n\u00e3o vai dar para dormir muito. (Na madrugada) vamos ter que trocar (de turno) a cada 3 ou 4 horas. O ideal era ter mais uma pessoa.”<\/p>\n


\nNa caixa de amostras havia cerca de 60 “borrachinhas”, como eles mesmos chamam, aparentemente todas iguais. S\u00e3o pol\u00edmeros h\u00edbridos, sintetizados no laborat\u00f3rio com base em compostos org\u00e2nicos (estruturas de carbono) e inorg\u00e2nicos (metais, cer\u00e2micas) para exibirem certas propriedades. O material \u00e9 r\u00edgido, mas flex\u00edvel e transl\u00facido o suficiente para um feixe de raios X poder atravess\u00e1-lo.<\/p>\n

Segundo Santilli, a “borracha”, impregnada por f\u00e1rmacos, tem a capacidade de absorver \u00e1gua, o que a faz expandir-se e liberar o medicamento. A ideia \u00e9 que o material possa ser usado em curativos oclusivos (que protegem feridas contra infec\u00e7\u00f5es), dando-lhes a capacidade de liberar medicamentos diretamente no ferimento. Ou em lentes de contato que, da mesma forma, sejam empregadas no tratamento de doen\u00e7as oculares ou ap\u00f3s cirurgias de olho. Ainda n\u00e3o h\u00e1 produtos com essas caracter\u00edsticas no mercado.
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Jogando bilhar com raios X<\/strong>
\nO que Santilli e sua equipe querem conhecer \u00e9 o perfil de absor\u00e7\u00e3o de \u00e1gua e de libera\u00e7\u00e3o do f\u00e1rmaco pelas “borrachinhas”. Para isso v\u00e3o medir o espalhamento dos raios X, que ocorre quando o feixe de luz incide nas amostras. Cada uma delas cont\u00e9m diferentes concentra\u00e7\u00f5es de diclofenaco de s\u00f3dio, um antiinflamat\u00f3rio dos mais tradicionais.<\/p>\n

“\u00c9 igual ao jogo de bilhar”, compara o pesquisador. Bem, n\u00e3o exatamente, pondera na sequ\u00eancia: “O raio-X \u00e9 a bola branca que vai colidir com as outras bolas, causando um espalhamento (das \u00faltimas). O que estamos vendo \u00e9 um choque inel\u00e1stico”. No experimento, “o feixe vai colidir com nossa amostra, s\u00f3 que ela n\u00e3o se move. Ent\u00e3o \u00e9 o pr\u00f3prio raio-X que vai se espalhar para tr\u00e1s”. O que interessa \u00e9 o \u00e2ngulo desse espalhamento, que \u00e9 geralmente baixo, tanto mais baixo quanto menor o tamanho da part\u00edcula (da amostra com a qual vai colidir), esclarece o pesquisador.<\/p>\n

Como \u00e9 praxe nas ci\u00eancias experimentais, as coisas n\u00e3o deram certo logo de cara, como ficou evidente por volta das 10 h. Antes disso, houve uma discord\u00e2ncia no grupo sobre a forma de fazer circular o soro fisiol\u00f3gico pelo porta-amostra, o que \u00e9 necess\u00e1rio para que a “borrachinha” absorva \u00e1gua. Os tr\u00eas alunos resolveram montar um sistema de banho-maria diferente das outras vezes. Santilli torceu o nariz.<\/p>\n

“Olha l\u00e1, para mim esse neg\u00f3cio n\u00e3o vai funcionar direito”, alertou. Mas deixou os rapazes se virarem enquanto explicava \u00e0 reportagem que tipo de informa\u00e7\u00e3o o espalhamento de raios X fornece: “Esse material tem cadeias moleculares bem reticuladas (parte org\u00e2nica), com “nozinhos” que parecem s\u00edlica (parte inorg\u00e2nica). O pico de espalhamento que vamos ver nos d\u00e1 o espa\u00e7amento entre esses “nozinhos”, que v\u00e3o se distanciado conforme a “borracha” absorve \u00e1gua e libera o f\u00e1rmaco”, resume.<\/p>\n

Enquanto isso, Mateus Borba Cardoso, o encarregado no LNLS pela SAX-2, faz os ajustes para que ela entre em a\u00e7\u00e3o. Esta linha trata-se, grosso modo, de um tubo que sai do anel onde os el\u00e9trons est\u00e3o correndo acelerados (quase na velocidade da luz). Uma das pe\u00e7as mais importantes desse tubo \u00e9 o monocromador, que filtra o feixe de luz e deixa passar apenas raios X. “O feixe \u00e9 um pontinho de 1mm2 ou menos”, diz Cardoso. “\u00c9 uma intensidade muito alta num ponto s\u00f3. Portanto, esquenta. Precisa refrigerar para n\u00e3o danificar a amostra e o equipamento”, ressalta.<\/p>\n

Al\u00e9m de dar assist\u00eancia aos usu\u00e1rios na linha SAX-2, Cardoso tamb\u00e9m desenvolve sua pr\u00f3pria pesquisa no LNLS. Formado em Qu\u00edmica pela Universidade Federal de Pelotas, em 2009 ele voltou de um p\u00f3s-doc no Oak Ridge National Laboratory, mantido pelo Departamento de Energia do governo americano. Atualmente orienta dois alunos de inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica e outro de p\u00f3s-doc (saiba mais sobre a pesquisa interna no LNLS no blog da Unesp Ci\u00eancia: http:\/\/bit.ly\/btBncb<\/a>) .<\/p>\n

Com tudo preparado, a equipe se retira da “cabana”, o lugar onde o experimento de fato acontece e as regras de prote\u00e7\u00e3o radiol\u00f3gica s\u00e3o muito r\u00edgidas. Na bancada do lado de fora, a linha \u00e9 acionada pelo computador. S\u00f3 depois de meia hora \u00e9 que o grupo se deu conta de que o sistema de banho-maria n\u00e3o estava funcionando direito. Santilli fez aquela cara de “Eu n\u00e3o falei?”.<\/p>\n

O experimento \u00e9 interrompido. E toca a abrir a cabana, resolver o problema e preparar uma nova amostra. O procedimento \u00e9 trabalhoso, principalmente pela quantidade de parafusos que comp\u00f5em o porta-amostra – tudo tem de estar absolutamente vedado. Mas a segunda tentativa deu certo e as “curvas de espalhamento” come\u00e7aram a se multiplicar no monitor. O jogo de bilhar come\u00e7ou.<\/p>\n

Deste ponto em diante, o trabalho se torna extremamente repetitivo. Cada amostra fica na linha de luz por at\u00e9 2 horas, enquanto vai sendo molhada pelo soro fisiol\u00f3gico. As medidas de espalhamento de luz s\u00e3o tomadas a cada 30 segundos. “Isso gera uma enorme quantidade de dados”, destaca Santilli. Segundo ele, leva mais de um ano para compilar, analisar e interpretar as informa\u00e7\u00f5es geradas em 48 horas na linha SAX-2. “Isso a\u00ed s\u00e3o as teses dos rapazes”, diz o orientador, com uma ponta de orgulho.<\/p>\n

Santilli usa o LNLS de Campinas h\u00e1 mais de dez anos (inclusive \u00e9 membro do comit\u00ea de usu\u00e1rios). De vez em quando, por\u00e9m, ele vai at\u00e9 o Soleil, o s\u00edncrotron de Saint Albin, na Fran\u00e7a, porque algumas de suas an\u00e1lises exigem um anel de terceira gera\u00e7\u00e3o. A vers\u00e3o brasileira \u00e9 de segunda gera\u00e7\u00e3o, mas em alguns anos deve ser substitu\u00edda por uma nova fonte mais moderna.<\/p>\n

Mantido com recursos do Minist\u00e9rio de Ci\u00eancia e Tecnologia (MCT), o LNLS est\u00e1 desenvolvendo o projeto de um anel de terceira gera\u00e7\u00e3o, j\u00e1 batizado de Sirius, em refer\u00eancia \u00e0 estrela mais brilhante no c\u00e9u noturno. Ainda em fase inicial (planejamento e prot\u00f3tipos), o projeto j\u00e1 contou com R$ 9 milh\u00f5es do MCT, e a constru\u00e7\u00e3o do novo anel deve consumir mais R$ 400 milh\u00f5es nos pr\u00f3ximos cinco anos.<\/p>\n

A Sirius ser\u00e1 uma das fontes de luz s\u00edncrotron mais brilhantes do mundo. Por\u00e9m, o brilho a que se referem os f\u00edsicos, neste caso, n\u00e3o \u00e9 o fen\u00f4meno visual que todos conhecemos, mas a rela\u00e7\u00e3o entre a energia gerada para acelerar os el\u00e9trons e a espessura do feixe produzido. Quanto maior a energia e mais fino o feixe, mais brilhante. O novo anel brasileiro ser\u00e1 t\u00e3o potente quanto os mais modernos s\u00edncrotrons do mundo (veja tabela na p\u00e1g. 18).<\/p>\n

Tamanho investimento vai permitir ao LNLS, e \u00e0 ci\u00eancia brasileira de forma geral, ampliar a gama de aplica\u00e7\u00f5es em diversas \u00e1reas do conhecimento, como nanoci\u00eancia, energia, materiais, microeletr\u00f4nica, farmacologia, alimentos e paleontologia, enumera o f\u00edsico da USP Antonio Jos\u00e9 Roque, atual diretor do LNLS. “Isso \u00e9 uma decis\u00e3o de Estado de manter essa facilidade para a comunidade cient\u00edfica. Em todos os s\u00edncrotrons do mundo \u00e9 assim”, compara.
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Luz econ\u00f4mica<\/strong>
\nE n\u00e3o \u00e9 apenas no seu poderoso brilho que est\u00e1 o charme da nova fonte. A Sirius contar\u00e1 com nova tecnologia de gera\u00e7\u00e3o de energia que vai tornar o anel muito mais eficiente, economizando cerca de 11 GWh\/ano – ou cerca de R$ 800 mil a menos na conta de energia el\u00e9trica, segundo estimativa da institui\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

O ganho \u00e9 resultado de uma s\u00e9rie de inova\u00e7\u00f5es desenvolvidas pelo LNLS em colabora\u00e7\u00e3o com o Soleil, o \u00fanico s\u00edncrotron do mundo a j\u00e1 colocar em opera\u00e7\u00e3o a tecnologia. A mais importante delas \u00e9 um sistema de amplificadores em rede, que multiplica em 80 vezes a energia gerada por cada amplificador individualmente – e sem consumir energia. Quem explica a “m\u00e1gica” \u00e9 um dos pais da crian\u00e7a, o t\u00e9cnico em eletr\u00f4nica Claudio Pardine, l\u00edder do Grupo de Radiofrequ\u00eancia do LNLS, que colaborou com os franceses.<\/p>\n

“Existe uma t\u00e9cnica de combinar e dividir os sinais, recombin\u00e1-los e som\u00e1-los, de uma forma passiva, sem gasto de energia. Esse \u00e9 o ‘truque’ da amplifica\u00e7\u00e3o, que s\u00f3 foi poss\u00edvel agora, com o desenvolvimento de novos materiais e componentes de \u00faltima gera\u00e7\u00e3o”, diz. Com esse sistema ser\u00e1 poss\u00edvel substituir as tradicionais v\u00e1lvulas do tipo Klystron, que gastam muito mais.<\/p>\n

Segundo ele, n\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil amplificar sinais el\u00e9tricos de frequ\u00eancia t\u00e3o alta como a exigida num s\u00edncrotron. “Trabalhamos com 500 MHertz. Isso significa que esse neg\u00f3cio liga e desliga cerca de 470 milh\u00f5es de vezes por segundo.” O amplificador de estado s\u00f3lido, como \u00e9 chamado, est\u00e1 sendo testado numa oficina do LNLS e dever\u00e1 ser instalado primeiramente no anel atual, at\u00e9 o fim do ano. O projeto contou com US$ 1 milh\u00e3o (durante dois anos) de uma linha de financiamento da Finep para inova\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas que economizem energia.
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Agenda lotada<\/strong>
\nEnquanto a nova fonte Sirius n\u00e3o “brilha” em Bar\u00e3o Geraldo, a agenda do velho anel est\u00e1 cada vez mais cheia. De 1997, quando a fonte entrou em opera\u00e7\u00e3o, at\u00e9 2009, o n\u00famero de usu\u00e1rios saltou 800%. Cerca de 20% v\u00eam de outros pa\u00edses da Am\u00e9rica Latina. O f\u00edsico cubano Arb\u00e9lio Penton Madrigal, da Universidade de Havana, por exemplo, vem ao LNLS pelo menos duas vezes por ano desde 1999. Ele estava l\u00e1 quando visitamos o laborat\u00f3rio.<\/p>\n

Em colabora\u00e7\u00e3o com pesquisadores do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas F\u00edsicas), no Rio, Madrigal j\u00e1 usou v\u00e1rias linhas de luz para investigar materiais multiferroicos (com propriedades magn\u00e9ticas e ferroel\u00e9tricas), que podem armazenar muita informa\u00e7\u00e3o e s\u00e3o cobi\u00e7ados pela ind\u00fastria de computadores. “O s\u00edncrotron brasileiro \u00e9 uma \u00f3tima alternativa para cientistas cubanos. Tudo isso custa muito dinheiro para construir e manter, com tecnologia de ponta”, diz.<\/p>\n

Ao lado dele, a qu\u00edmica Hebe de las Mercedes Villullas, colega de Santilli no IQ em Araraquara, esperava o conserto de algum componente da linha SXS (espectroscopia de absor\u00e7\u00e3o de raios X moles). “Imprevistos acontecem nos experimentos, faz parte. E cada linha tem seu aprendizado”, diz. “\u00c9 a primeira vez que eu uso esta.”<\/p>\n

Argentina radicada em Araraquara, Mercedes conta que come\u00e7ou a usar o s\u00edncrotron nos \u00faltimos anos, pois primeiro teve de formar uma massa cr\u00edtica de pesquisadores no seu grupo para dar conta de tanto trabalho. “Geralmente ficamos tr\u00eas ou quatro dias, ent\u00e3o preciso de no m\u00ednimo quatro pessoas para revezar \u00e0 noite.”<\/p>\n

A pesquisadora estuda o uso de nanopart\u00edculas met\u00e1licas como catalisadores de c\u00e9lulas combust\u00edveis, que convertem energia qu\u00edmica em el\u00e9trica. “\u00c9 diferente de uma pilha ou bateria, em que o reagente est\u00e1 armazenado dentro do dispositivo. A c\u00e9lula combust\u00edvel \u00e9 alimentada com reagente (etanol, por exemplo) \u00e0 medida que funciona”, explica. “\u00c9 uma energia limpa, mas ainda dif\u00edcil de armazenar e transportar”, afirma ao mostrar o p\u00f3 preto que s\u00e3o suas amostras.<\/p>\n

Para ela, o esfor\u00e7o de ir ao LNLS vale a pena, apesar de ser cansativo. “O n\u00edvel de ru\u00eddo aqui \u00e9 muito alto. Depois de quatro dias, voc\u00ea sai e sente um grande al\u00edvio”, diz. De fato, a reportagem sentiu o mesmo efeito ap\u00f3s passar somente algumas horas l\u00e1 dentro. A preocupa\u00e7\u00e3o com o bom andamento do trabalho tamb\u00e9m conta. Quando a estadia termina, “leva alguns dias para voltar ao ritmo normal”, diz. “Aqui ningu\u00e9m come ou dorme direito, a cabe\u00e7a fica o tempo todo no experimento. A gente volta detonado”, confessa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

(publicado na UC dezembro\/2010) Alguns pesquisadores precisam de muita luz para trabalhar. E luz, nesse caso, na sua defini\u00e7\u00e3o mais b\u00e1sica: a de um amplo espectro de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica. Para analisar as entranhas microsc\u00f3picas, moleculares ou at\u00f4micas de suas amostras, esses cientistas precisam ora de raios X, ora de luz ultravioleta ou infravermelha, de ondas […]<\/p>\n","protected":false},"author":472,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"pgc_sgb_lightbox_settings":"","_vp_format_video_url":"","_vp_image_focal_point":[],"footnotes":""},"categories":[23],"tags":[],"class_list":["post-89","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-unesp-ciencia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/users\/472"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/efeitoadverso\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}