doi.org/10.1038/s41566-024-01486-z
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#Partículas de Luz
Uma equipe internacional de cientistas, liderada por físicos da Universidade de Bath, demonstrou um novo fenômeno óptico que pode impactar significativamente vários campos, incluindo ciência farmacêutica, segurança, ciência forense, ciência ambiental, conservação de arte e medicina.
As moléculas giram e vibram de maneiras muito específicas. Quando a luz brilha sobre elas, ela salta e se espalha. Para cada milhão de partículas de luz (fótons), uma única muda de cor. Essa mudança é o efeito Raman. Coletar muitos desses fótons que mudam de cor pinta um quadro dos estados de energia das moléculas e os identifica.
No entanto, algumas características moleculares (estados de energia) são invisíveis ao efeito Raman. Para revelá-las e pintar um quadro mais completo, é necessário o “hiper-Raman”.Hyper-Raman
O efeito hyper-Raman é um fenômeno mais avançado do que o Raman simples. Ele ocorre quando dois fótons impactam a molécula simultaneamente e então se combinam para criar um único fóton espalhado que exibe uma mudança de cor Raman.
O hyper-Raman pode penetrar mais profundamente no tecido vivo, é menos provável que danifique moléculas e produz imagens com melhor contraste (menos ruído de autofluorescência). É importante ressaltar que, embora os fótons hyper-Raman sejam ainda menores do que aqueles no caso do Raman, seu número pode ser bastante aumentado pela presença de pequenas peças de metal (nanopartículas) próximas à molécula.
Apesar de suas vantagens significativas, até agora o hyper-Raman não foi capaz de estudar uma propriedade essencial da vida – a quiralidade.
Atividade óptica
Em moléculas, quiralidade se refere ao seu senso de torção – de muitas maneiras semelhante à estrutura helicoidal do DNA. Muitas biomoléculas exibem quiralidade, incluindo proteínas, RNA, açúcares, aminoácidos, algumas vitaminas, alguns esteroides e vários alcaloides.
A luz também pode ser quiral e, em 1979, os pesquisadores David L. Andrews e Thiruiappah Thirunamachandran teorizaram que a luz quiral usada para o efeito hiper-Raman poderia fornecer informações tridimensionais sobre as moléculas, para revelar sua quiralidade.
No entanto, esperava-se que esse novo efeito – conhecido como atividade óptica hiper-Raman – fosse muito sutil, talvez até impossível de medir. Experimentalistas que não conseguiram observá-lo lutaram com a pureza de sua luz quiral. Além disso, como o efeito é muito sutil, eles tentaram usar grandes potências de laser, mas isso acabou danificando as moléculas que estavam sendo estudadas.
Explicando, o Professor Ventsislav Valev, que liderou a equipe de Bath e o estudo, disse: Enquanto tentativas anteriores visavam medir o efeito diretamente de moléculas quirais, nós adotamos uma abordagem indireta. Empregamos moléculas que não são quirais por si mesmas, mas as tornamos quirais ao montá-las em um andaime quiral. Especificamente, depositamos moléculas em pequenas nano-hélices de ouro que efetivamente conferiram sua torção (quiralidade) às moléculas. As nano-hélices de ouro têm outro benefício muito significativo – elas servem como pequenas antenas e focam a luz nas moléculas. Esse processo aumenta o sinal hiper-Raman e nos ajudou a detectá-lo. Essas nano-hélices não foram apresentadas no artigo teórico de 1979 e, para explicá-las, recorremos a ninguém menos que um dos autores originais e pioneiros desse campo de pesquisa.
Publicado em 16/08/2024 15h55
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