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É sabido que os microplásticos são um problema: são partículas de plástico minúsculas e pouco visíveis que podem prejudicar o meio ambiente, por exemplo, se forem comidas por animais. No entanto, tem sido difícil avaliar o efeito de partículas ainda menores, que dificilmente podem ser detectadas por métodos convencionais: Partículas de plástico com diâmetro inferior a um micrômetro comumente chamadas de “nanoplásticos”. Essas partículas minúsculas podem até ser absorvidas por células vivas.
A TU Wien (Viena) agora conseguiu desenvolver um método de medição que pode até mesmo detectar partículas nanoplásticas individuais – ordens de magnitude mais rápidas do que as técnicas anteriores. Estes resultados foram agora publicados na revista Relatórios Científicos. O novo método agora tem o potencial de se tornar a base para novos dispositivos de medição para análise ambiental.
Detecção de moléculas por comprimento de onda
“Usamos um princípio físico que também tem sido frequentemente usado em análises químicas, ou seja, espalhamento Raman”, explica Sarah Skoff, líder do grupo de pesquisa “Solid State Quantum Optics and Nanophotonics” na TU Wien. Nesse processo, as moléculas são iluminadas com um feixe de laser, fazendo com que vibrem. Parte da energia da luz do laser é assim convertida em energia vibracional, enquanto o restante da energia é reemitido na forma de luz.
Medindo essa luz e comparando sua energia com a luz do laser originalmente emitida, determina-se a energia vibracional da molécula – e como moléculas diferentes vibram de maneiras diferentes, é possível descobrir qual é a molécula.
“No entanto, a espectroscopia Raman comum não seria adequada para detectar os menores nanoplásticos”, diz Sarah Skoff. “Seria muito insensível e levaria muito tempo.” A equipe de pesquisa, portanto, teve que procurar efeitos físicos que pudessem melhorar significativamente essa técnica.
O truque com a grade de ouro
Para isso, eles adaptaram um método que já foi usado de forma semelhante para detectar biomoléculas. A amostra é assim colocada em uma grade extremamente fina feita de ouro. Os fios de ouro individuais têm apenas 40 nanômetros de espessura e cerca de 60 nanômetros de distância. “Essa grade de metal funciona como uma antena”, diz Sarah Skoff. “A luz do laser é amplificada em certos pontos – então há uma interação muito mais intensa com as moléculas ali.
Na espectroscopia Raman comum, a luz que é então emitida pelas moléculas é normalmente dividida em todos os seus comprimentos de onda para identificar qual molécula é. No entanto, a equipe da TU Wien foi capaz de mostrar que a técnica também pode ser simplificada: “Sabemos quais são os comprimentos de onda característicos das partículas nanoplásticas e, portanto, procuramos sinais muito especificamente nesses comprimentos de onda”, explica Skoff. “Conseguimos mostrar que isso pode melhorar a velocidade de medição em várias ordens de magnitude. Anteriormente, você tinha que medir por dez segundos para obter um único pixel da imagem que procurava – conosco, leva apenas alguns milissegundos.” Experimentos com poliestireno (isopor) mostraram que, mesmo nessa velocidade muito alta, as partículas nanoplásticas podem ser detectadas com segurança – mesmo em concentrações extremamente baixas. Ao contrário de outros métodos, esta técnica ainda permite a detecção de partículas individuais.
A base para novos dispositivos de medição
A equipe de pesquisa agora quer investigar as aplicações potenciais da nova técnica com mais detalhes – por exemplo, como ela pode ser usada para detectar nanoplásticos em amostras biológicas e ambientalmente relevantes, como sangue. “De qualquer forma, agora conseguimos mostrar que o princípio físico básico funciona”, diz Sarah Skoff. “Em princípio, isso estabelece as bases para o desenvolvimento de novos dispositivos de medição que podem ser usados para examinar amostras diretamente na natureza fora do laboratório no futuro.”
Este trabalho de pesquisa foi financiado pela Agência Austríaca de Promoção de Pesquisa (FFG, PhoQus2D) e pelo Fundo Austríaco de Ciência (FWF, Quantoom).
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