Notícia

Jornal da USP

Assim se chega à estrutura molecular

Publicado em 06 agosto 2000

Os visitantes que passam diariamente pelos corredores do Instituto de Química da USP não imaginam o que pode ser encontrado em alguns de seus laboratórios. É o caso do Laboratório de Espectroscopia Molecular (L.F.M), que tem se dedicado ao uso da espectroscopia Raman para a obtenção de informações sobre a estrutura molecular de materiais em várias áreas do conhecimento. A espectroscopia Raman foi desenvolvida a partir da descoberta do eleito de espalhamento inelástico da luz, feita pelo cientista indiano Chandrasekhara Venkata Raman em 1928, denominado efeito Raman em sua homenagem, explica Paulo Sérgio Santos, pesquisador do LEM e diretor do instituto. "Quando um feixe de luz monocromática atinge um meio material, uma fração muito pequena dessa luz sofre uma mudança na sua freqüência (espalhamento inelástico da luz) e o conjunto dessas freqüências modificadas constitui o que se chama de Espectro Raman, que contém informações a respeito da estrutura das moléculas que constituem esse meio material." Múltiplas possibilidades Como a quantidade de luz que sofre o efeito Raman é uma fração mínima da luz incidente, é necessário o uso de fontes de luz de muita intensidade e detectores de altíssima sensibilidade. Atualmente, isso é feito por meio do uso de lasers como fontes de luz monocromática e detectores multicanal, o que tem permitido obter informações a respeito da estrutura molecular e supramolecular de materiais tão diversos como proteínas, polímeros sintéticos, semicondutores, nanotubos (estruturas tubulares microscópicas), tecidos biológicos, entre outros. "Mais recentemente foi possível acoplar ao espectrômetro Raman um microscópio óptico, tornando possível a obtenção de espectros Raman de quantidades muito pequenas de material ou, ainda, conseguir espectros Raman de regiões muito pequenas da superfície de um material, da ordem de 1 mícron", afirma Santos. "Essas inovações instrumentais dos últimos anos têm estimulado cada vez mais o desenvolvimento de pesquisas interdisciplinares no LEM, envolvendo colaboração com diversos outros grupos de pesquisa do País e do exterior, além da prestação eventual de serviços a empresas e instituições públicas." Recentemente o LEM teve a oportunidade de colaborar com a polícia científica de São Paulo, cuja participação havia sido solicitada para solucionar um caso ocorrido no Rio Grande do Sul. Uma criança que havia saído de casa estava desaparecida, mas sua bicicleta foi encontrada com sinais de atropelamento. Um veículo suspeito de ter causado o acidente foi localizado e estava com riscos da mesma cor do pedal da bicicleta em na lataria. O LEM fez espectros Raman de fragmentos da lataria do veículo e do pedal, conseguindo provar que a tinta impregnada no automóvel tinha como origem o pedal da bicicleta. O proprietário do veículo confessou o crime. Há poucos anos, pesquisadores do LEM tiveram a oportunidade de colaborar com o Museu da Universidade Federal de Juiz de Fora no processo de autenticação de um retrato do poeta Murilo Mendes, supostamente pintado por Portinari na década de 30. "Foram retirados minúsculos fragmentos do quadro e os espectros obtidos através da espectroscopia Raman permitiram identificar os pigmentos utilizados, que apontam na direção da originalidade da obra", conta Santos. No momento, outros pesquisadores do LEM estão envolvidos com aplicações da espectroscopia Raman na área de arqueologia, que também sofre com as fraudes. Alta Tecnologia Em países mais desenvolvidos, a espectroscopia Raman tem sido amplamente utilizada nos laboratórios das indústrias de alta tecnologia, como a de semicondutores e a farmacêutica. Em ambos os casos, a técnica tem sido utilizada para planejar a estrutura molecular para que o material (semicondutor ou fármaco) respectivamente, tenha o melhor desempenho possível. "A espectros copia Raman é uma das técnicas que, por excelência, permite o conhecimento detalhado da estrutura molecular e supramolecular dos materiais, o que explica a sua incorporação pelos laboratórios de desenvolvimento na tecnologia de ponta", explica Santos. O LEM é formado por seis docentes do Instituto de Química: Oswaldo "Sala. Márcia L. A. Temperini. Yoshio Kawano, Dalva de Faria. Mauro Ribeiro e Paulo Santos. Cada pesquisador desenvolve uma linha de pesquisa própria envolvendo algum aspecto da espeetroscopia Raman e orientando estudantes de pós-graduação e de iniciação científica, num total de 15 alunos. "O L.F.M tem recebido professores visitantes do Japão. Estados Unidos. Inglaterra. Canadá e Argentina, entre outros países, e mantém convênios de intercâmbio com algumas universidades do exterior", explica Santos. Os recursos para a aquisição dos equipamentos são provenientes da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). CNPq e de programas especiais como PADCT e BID/USP. "O financiamento à pesquisa no Estado de São Paulo foi sempre plenamente satisfatório devido à existência da Fapesp". afirma Santos. "Mas a falta de uma política científica e tecnológica nacional talvez seja o maior problema hoje, juntamente com a falta de continuidade no financiamento das pesquisas por parte das agências federais", reflete. E conclui: "Uma maior visibilidade da ciência brasileira junto à sociedade e o reconhecimento, não apenas como agente do progresso nacional, mas também como um bem cultural intrínseco, são essenciais para se atrair novos talentos para a carreira - cadêmica". Tecnologia surgiu na índia A espectroscopia Raman surgiu em 1928 quando o físico indiano Chadraselchara Venkata Raman descobriu o efeito do espalhamento inelástico da luz, o que lhe valeu o Prêmio Nobel da Física dois anos depois. Na época, a descoberta foi recebida com euforia pela comunidade científica, pois era mais uma evidência das leis da Mecânica Quântica no nível molecular. Albert Einstein chegou a dizer que seguramente seria uma das mais importantes descobertas do século. A técnica que utiliza o efeito inelástico da luz foi então batizada como espectroscopia Raman, sendo introduzida no Brasil em meados da década de 40 pelo professor Hans Stammreich, do Departamento de Física da então Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da USP. "O professor Stammreich foi um dos docentes estrangeiros absorvidos pela USP, que juntamente com vários outros na Física, Química, Biologia, Matemática e Humanidades foi responsável pela implantação em nosso meio de pesquisas pioneiras que chegaram a ter enorme impacto no País e no exterior", explica Paulo Sérgio Santos. "Em meados dos anos 50, o LEM já era bastante conhecido entre os especialistas do exterior pelas inúmeras inovações introduzidas nos instrumentos de espectroscopia Raman o que, por sua vez, abria a possibilidade de se desvendar a estrutura molecular de um grande número de moléculas de enorme significado para a nossa compreensão atual da natureza das ligações químicas", afirma Santos. Em 1967, com a morte de Stammreich, assume a liderança do LEM Oswaldo Sala, um dos seus primeiros colaboradores. Junto com Roberto Forneris, Geraldo Ayrosa, Yara Tavares e Darwin Bassi, ele contribuiu decisivamente para a consolidação da liderança do LEM no panorama internacional da espectroscopia Raman. Com a reforma universitária em 1970, o LEM foi incorporado ao Instituto de Química, onde permanece até hoje. Nessa ocasião estava sendo introduzido o laser para excitação dos espectros Raman, mudança motivado pelas pesquisas pioneiras de Sérgio Porto, pesquisador brasileiro então radicado nos Estados Unidos. "O LEM foi o primeiro laboratório da América Latina a dispor, já em 1970, de um espectrômetro Raman laser, o que permitiu que sua equipe enveredasse por novos caminhos", explica Santos. A partir daí, foi possível o cumprimento de uma das metas do professor Sala, que era formar recursos humanos para que a Universidade tivesse à disposição uma massa crítica de pesquisadores nessa área, condição essencial para que o laboratório pudesse manter a competitividade em nível internacional. Muitos dos profissionais formados pelo LEM atuam, hoje, em outros centros de pesquisa do País, como Unicamp, Unesp, Universidade Estadual de Londrina e Universidade Federal de Juiz de Fora. Mais recentemente, o LEM passou a dispor de um espectrômetro Raman de última geração que, além de um microscópio óptico acoplado, incorpora um detector multicanal de alta sensibilidade, o que tem possibilitado ampliar o raio de ação das pesquisas realizadas e o estabelecimento de projetos em colaboração com diversos outros grupos de pesquisa.