Por Hugo Boff (hugoboff@usp.br)

No último sábado (30), aconteceu o segundo dia do Ciência Aberta, iniciativa do  Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em Campinas. O evento contou com apresentações de projetos de pesquisa nas mais diversas áreas da tecnologia, da ciência e da inovação. Os dois dias de evento reuniram pesquisadores de todo o Brasil em painéis e dinâmicas que conectaram ciência e público, que incluiu estudantes, famílias e curiosos.

O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) foi um dos destaques da feira. O laboratório é conhecido pelo projeto Sirius, um dos mais avançados aceleradores de partículas do mundo. A partir da geração desse tipo de luz, o LNLS é capaz de promover estudos avançados sobre estruturas e composições de inúmeros materiais, o que possibilita o avanço em tópicos como agricultura, geologia e microbiologia.

Outro espaço procurado pelo público durante a visitação foi o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). As atividades promovidas pelos pesquisadores desse instituto colocou os visitantes em contato com equipamentos de microscopia eletrônica, criomicroscopia e microscopia de força atômica, componentes  da infraestrutura do laboratório. O espaço, além de receber visitantes, atua diretamente na síntese e análise de sensores e nanomateriais.

A luz brasileira na ciência

Considerado por muitos participantes como a atração principal do evento, o espaço de visitação dedicado ao Sirius contava com a apresentação de estandes e uma visita a algumas partes do equipamento.  

A equipe responsável por explicar o funcionamento da tecnologia de aceleração de partículas atraiu atenção do público. Durante a exposição, os pesquisadores desmistificaram ideias relacionadas à ficção científica e esclarecendo como se dá o manejo da luz síncrotron.

Segundo os palestrantes, o acelerador é responsável por fazer com que os elétrons atinjam uma velocidade próxima à velocidade da luz. Para que isso seja possível o sistema é dividido em 3 partes: o acelerador linear (LINAC), o booster e, por fim, o anel de armazenamento. 

No primeiro estágio, um campo elétrico intenso é aplicado em um filamento metálico, o que provoca o arrancamento de elétrons. Posteriormente, essas partículas – já com velocidade próxima à desejada – são injetadas para o segundo estágio, onde recebem ainda mais energia. Depois, já com velocidade e energia em níveis adequados para operação, os elétrons são levados para o anel de armazenamento, onde ficam confinados em movimento circular enquanto o maquinário estiver ativo.

Embora aparente ter um formato circular, o Sirius apresenta-se de maneira semelhante à um polígono de 20 lados. Ao redor de sua estrutura, ímãs de alta intensidade são dispostos nos vértices da máquina, gerando o desvio da trajetória dos elétrons e a consequente geração dos feixes de luz síncrotron. 

Após a emissão de luz ocorrida por conta da curva feita pelo elétron, os feixes são destinados a uma camada de cristais, que irá separá-los em linhas de luz. Esses raios luminosos serão enviados, posteriormente, às cabanas experimentais (localizadas na extremidade da foto), onde serão utilizados para experimentação e análise de amostras.

Tal tipo de radiação é relevante   para as pesquisas realizadas no CNPEM dado o amplo espectro dela, ou seja, a luz síncrotron  é composta por diversos tipos de ondas eletromagnéticas, indo desde frequências como infravermelho até os raios-x duros. O funcionamento do acelerador permite separar o tipo de radiação desejada e destinar apenas um desses feixes para a amostra. 

Nos espaços destinados à explicação das linhas de luz síncrotron, os visitantes tiveram acesso a apresentações sobre as possibilidades de trabalhos que o equipamento proporciona. 

O espaço “Como Exploramos o Invisível?”, por exemplo,  explicava a análise de amostras a partir de tomografias geradas pela linha Mogno. De acordo com a analista de desenvolvimento tecnológico e uma das responsáveis pela apresentação do projeto, Aline Barbosa de Oliveira, a tomografia computadorizada funciona através da separação do raio-x presente na luz síncrotron e da incidência dessa onda eletromagnética na amostra. O corpo analisado, após entrar em contato com com o feixe de luz, rotaciona 360°, com o intuito de produzir uma sequência de projeções, que são reunidas, organizadas e interpretadas por um modelo computacional.

“O mais interessante é você conseguir quantificar e analisar certas coisas. Às vezes, o visual [por si só] já é um resultado interessante, porque aquilo [a amostra] pode nunca ter sido visto da forma como é. Mas, agora, você entende, também, a composição química e a distribuição. E, então, gera números a partir disso”, pontua Aline de Oliveira.

Segundo a analista, o estudo tomográfico de amostras é útil em casos em que não é viável manipular a peça analisada. Como exemplos, ela menciona a visualização de poros em amostras de solo e estruturas anatômicas muito pequenas de variadas espécies, como glândulas em insetos. Fenômenos que demandam tempo também podem ser analisados por meio dessa tecnologia, como a disposição de um contaminante em uma amostra do terreno, o que facilita o entendimento e a resolução de problemas a longo prazo.

Uma experiência no Mundo Nano

As apresentações realizadas nas estruturas do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) também foram intrigantes. Elas permitiram que o público entendesse algumas das pesquisas realizadas em escala nanométrica. Ao longo dos estandes, era possível compreender o estudo de nanomateriais e suas aplicações, além de ter contato com os diferentes tipos de microscopia disponíveis no laboratório.

Foi possível ver os equipamentos utilizados na rotina do laboratório, bem como os visitantes puderam ouvir explicações sobre o funcionamento deles. O LNNano atua principalmente em três tipos de análise: criomicroscopia, microscopia eletrônica e microscopia de força atômica. 

A criomicroscopia funciona através do congelamento da amostra a ser analisada. Com o tratamento, feito com nitrogênio líquido, as moléculas que compõem a peça se mantêm mais estáticas, o que favorece a criação de imagens precisas. As projeções retiradas da amostra são, posteriormente, tratadas por um modelo matemático, o que permite a obtenção de um modelo em 3D.

Outro método de estudo é o de microscopia eletrônica. Estes aparelhos conseguem captar imagens da estrutura cristalina de materiais, além de registrar também a composição química e a organização dos estados de ligação dos elementos que constituem o material.

A microscopia de força atômica também é utilizada no LNNano. Tal método funciona a partir de uma ponta fina nanométrica, que tateia a superfície analisada, de modo que se torna possível medir a elasticidade, a rugosidade e a dureza em amostras extremamente pequenas.