O microscópio eletrônico mais potente da América do Sul já está em funcionamento no novo Laboratório de Microscopia Eletrônica (LME), do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas. Inaugurado no dia 22 de fevereiro, em cerimônia que teve a presença do ministro da Ciência e Tecnologia, Luiz Carlos Bresser Pereira, o LME foi montado com o apoio da FAPESP, através da sua linha regular de auxílio à aquisição de equipamentos multiusuários. Seu principal equipamento, o microscópio eletrônico de transmissão, permitirá a pesquisadores que trabalham com semicondutores, cerâmicas, metais, vidros e polímeros uma análise mais ampla desses materiais e uma melhor percepção das interações entre os átomos.
Esse tipo de microscópio emite feixes de elétrons acelerados que penetram nos materiais sólidos e reproduzem detalhes de sua estrutura atômica numa tela de computador ou de televisão. “Os elétrons atravessam as amostras como a luz do projetor atravessa slides, mostrando uma espécie de fotografia da posição e da identidade dos átomos do material analisado”, explicou o professor Daniel Ugarte, coordenador do LME. O resultado é um poder de ampliação de 1,5 milhão de vezes, o suficiente para transformar uma formiga de 4 milímetros em um bicho de 6 quilômetros de comprimento. Mais importante, esse monstro é mostrado nos mínimos detalhes.
A capacidade de resolução do microscópio eletrônico de Campinas é de 0, 17 nanômetros – um nanômetro é um milionésimo de milímetro – um espaço menor do que o existente entre os átomos da maior parte dos materiais. As possibilidades abertas por esse poder de resolução são muitas. O microscópio do LME pode ser utilizado, por exemplo, para analisar os circuitos de silício e as camadas de isolantes e de semicondutores usados em chips de computadores, além de verificar a eficiência das pequenas partículas de catalisadores e descobrir falhas e defeitos em ligas metálicas.
Em nível experimental, permite o estudo dos nanotubos de carbono, um novo tipo de formação microscópica com boas perspectivas de aplicação na microeletrônica. Todas as análises são registradas por técnicas fotográficas ou por duas câmeras digitais de TV instaladas no microscópio e arquivadas diretamente em computadores. Com 2,70 metros de altura, o microscópio de transmissão de elétrons funciona com tensão de 300 mil volts.
Facilidades
O LME também dispõe de dois outros microscópios de varredura, com tensões de 30 mil volts e resoluções de 1,5 e 3,0 nanômetros. As imagens produzidas nesses microscópios liberou o equivalente a US$ 1,9 milhão. “Esse laboratório exemplifica a intenção da FAPESP de financiar equipamentos multiusuários”, comentou o professor Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor do Instituto de Física da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e presidente do Conselho Superior da FAPESP.”Escolhemos o LNLS porque lá já existia uma cultura e uma organização para o uso desse tipo de equipamento, que serve a toda a comunidade científica”, acrescentou.
Como exemplo da facilidade e do ganho acadêmico trazidos pelo novo microscópio, Brito Cruz lembrou que, no ano passado, foi obrigado a enviar ao México um dos membros do seu grupo de pesquisa sobre quantum dots (uma área de estudo sobre materiais fotônicos) para analisar amostras, pois não havia como fazê-lo no Brasil. “Nesse tipo de pesquisa, é normal que o trabalho de fazer medidas se prolongue por muitas semanas”, disse o professor. “Acredito que o novo laboratório vai melhorar Pesquisa e sociedade muito o desenvolvimento de materiais no país.” Apesar de estar situado ao lado do LNLS, o microscópio de transmissão funciona de maneira independente.
“São duas formas de análise”, informou o professor Ugarte. “A luz síncrotron vê a amostra de forma inteira, como se os átomos e suas estruturas fossem um grupo de pessoas, enquanto o microscópio pesquisa cada pessoa, cada detalhe”, completou. Em muitos casos o pesquisador usa as duas técnicas para examinar o mesmo material.
Energia em fótons
A luz síncrotron é um feixe luminoso que, além da luz visível, agrupa de forma condensada outras ondas eletromagnéticas, que normalmente não são detectadas pelo olho humano, como os raios X e as radiações infravermelhas e ultravioletas. Ela é gerada numa máquina circular com 27 metros de diâmetro e 93 metros de circunferência. Produzidos por um acelerador de elétrons no interior do círculo, feixes de elétrons se deslocam num tubo de vácuo a velocidades próximas à da luz. Quando alguns dos elétrons são desviados de rota por campos magnéticos, a energia neles presente se transforma em fótons, partículas luminosas de intensidade muito alta, que formam a luz síncrotron.
A luz sai por diversos pontos situados ao longo do círculo e é desviada para estações de trabalho. O LNLS funciona basicamente com pesquisas multidisciplinares. Além de diversos tipos de materiais sólidos, nele também são analisadas amostras de material biológico, como bactérias e vírus. O LNLS é uma organização civil, mantida por contrato de gestão assinado com o Ministério da Ciência e da Tecnologia e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
A FAPESP financiou cinco das oito das estações de trabalho/linhas de luz já disponíveis no LNLS – que são o local onde os pesquisadores fazem experimentos com luz síncrotron. Entre julho de 1997 e dezembro de 1998, o laboratório abrigou 326 projetos de pesquisa. Além de brasileiros, de diversos Estados, atendeu pesquisadores da Argentina, França, Itália, Rússia e Uruguai. O LME funciona nos mesmos moldes do LNLS. Para usar seus serviços, os pesquisadores apresentam seus projetos. Eles são examinados e se forem considerados viáveis e relevantes, marca-se uma data para que o pesquisador use o equipamento. Como no laboratório de síncrotron, é o prórprio pesquisador quem vai manipular os instrumentos.
“Todos os usuários são terinados para a etapa de preparação da amostra, com salas e materiais adequados, e para a utilização do microscópio eletrônico”, informou o professor Ugarte. “Afinal, o microscópio não é um serviço, mas sim um instrumento da própria pesquisa do interessado.”
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