Proposto método alternativo para fazer radiografias de fenómenos ultra-rápidos, como uma reacção química, e de objectos minúsculos, como um vírus

Uma equipa internacional de cientistas, com participação portuguesa, desenvolveu uma nova fonte de geração de raios X, que pode ter grande influência na obtenção de imagens em Medicina, Biologia ou ciências dos materiais.

Quando tiramos uma radiografia no dentista, por exemplo, como são produzidos os raios X? No interior da máquina de radiografias há um pequeno acelerador de electrões: quando estas partículas são aceleradas e depois curvadas ou desaceleradas libertam-se raios X, com os quais se obtêm as imagens dos nossos dentes. Aliás, este processo físico encontra-se em qualquer método de geração de raios X.

Há grandes máquinas que produzem estes raios - os sincrotrões -, compostas por um túnel circular com um perímetro de centenas de metros a alguns quilómetros, onde feixes de electrões são acelerados e curvados quando passam por ímanes ao longo do percurso. Com esse desvio, os electrões desaceleram e os raios X libertados radiam amostras colocadas no túnel, como materiais diversos ou a molécula de ADN.

O problema é que estas máquinas, além da sua grande dimensão, são bastante caras. Também não é possível ter radiografias de amostras vivas: têm de ser colocadas num substrato, o que mata tudo. "Nos sincrotrões, não é possível ainda obter imagens completas da estrutura de vírus, dado que existem dificuldades na cristalização dos vírus e o brilho das fontes de sincrotrão não permite imagens com o contraste necessário", explica o físico Luís Oliveira e Silva, do Instituto Superior Técnico (IST), em Lisboa.

Por tudo isto, os cientistas andam à procura de fontes de raios X mais brilhantes e ultra-rápidas, além de mais baratas e de dimensões reduzidas. É aqui que entra o trabalho de uma equipa internacional, de que fazem parte Luís Silva e outros três colegas do IST (Joana Martins, Samuel Martins e Ricardo Fonseca). Com físicos do Imperial College, em Londres, e da Universidade do Michigan, nos Estados Unidos, os cientistas portugueses anunciaram na última edição da conceituada revista Nature Physics a demonstração experimental de um novo método, que se baseia no uso de lasers e plasmas.

A luz laser, ao contrário da luz solar, que tem todas as cores misturadas e se espalha em todas as direcções, só tem uma cor, propaga-se numa única direcção e os seus fotões estão organizados de uma forma regular. Já o plasma, um dos estados da matéria, é um gás em que os electrões estão separados dos protões e todos se movem livremente. Passou a haver uma sopa de electrões e protões à solta.

No novo método, a equipa usou um impulso laser muito intenso e curto, que, ao passar por um gás (hidrogénio ou hélio), o transforma em plasma. Ao propagar-se pelo plasma, o impulso laser deixa atrás de si uma ondulação, idêntica à deixada por um navio na água. Então, alguns dos electrões do plasma que são afastados à passagem do impulso laser conseguem apanhar a onda e surfá-la, ganhando energia. Enquanto estão a surfar a onda, os electrões também têm uma oscilação lateral, o que os desacelera e faz com que radiem raios X.

Proposto por outra equipa há alguns anos, mas só agora demonstrado, pois não há muitos lasers onde a experiência pudesse ser feita, o que é especial neste método? É muito brilhante, o que significa que liberta muitos fotões, na forma de raios X. E esses fotões produzem um flash de luz ultra-rápido, frisa Luís Silva. "É fácil ver por que isso é importante. Quando tiramos uma fotografia em movimento, o flash de luz tem de ser mais rápido do que o movimento do objecto, senão a imagem fica esborratada."

O elevado número de fotões permite ainda ter um grande contraste, o que torna mais nítidos os detalhes de objectos muito pequenos. Espera-se vir a radiografar vírus. Ou até fazer filmes de vírus e outros sistemas biológicos ainda vivos. "O objectivo a médio prazo é termos um brilho tão elevado e uma fonte tão rápida que conseguimos fazer imagens completas de vírus ou imagens tridimensionais de ADN." Ou até radiografar fenómenos ultra-rápidos, como reacções químicas.