René Nome fala sobre a dinâmica das moléculas em fenômenos de curta duração

O químico René Nome, da Unicamp

Os avanços científicos e tecnológicos que possibilitam observar a dinâmica das moléculas em tempo real foram discutidos por René Nome na conferência Brincando com o Tempo na Química, realizada na segunda-feira, dia 20, na primeira rodada de exposições sobre o tema "tempo" da Intercontinental Academia (ICA).

Nome, que é professor do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), desenvolve pesquisas com espectroscopia ultrarrápida na área da femtoquímica, voltada para o estudo dos fenômenos físico-químicos que acontecem em intervalos de tempo muito curtos, na ordem de femtosegundo (unidade de medida correspondente a 10^-15 segundo ou a um milionésimo de bilionésimo de segundo).

Na sua exposição, o conferencista falou sobre os desafios de investigar o comportamento das moléculas durante as reações químicas, o que envolve lidar com estruturas muito pequenas e processos muito rápidos. Ele explicou que, quando se estuda esse tipo de fenômeno, "é preciso ver para acreditar" e, por isso, faz-se necessário o uso de instrumentos ópticos especiais, à base de pulsos de lasers ultracurtos, com duração de 1 femtosegundo. Estes instrumentos funcionam como câmeras fotográficas de altíssima resolução temporal, com capacidade de captar imagens de eventos extremamente fugazes, como estados de transição, vibrações e rotações moleculares.

PRECURSORES

Nome enfatizou que as pesquisas com espectroscopia ultrarrápida só chegaram no estágio em que estão devido às contribuições de cientistas que lançaram as bases para técnicas e tecnologias utilizadas atualmente, com destaque para Ahmed Zewail, ganhador do Prêmio Nobel de Química de 1999, e Eric Betzig, William Moerner e Stefan Hell, ganhadores do Prêmio Nobel de Química de 2014.

Zewail, tido como pai da femtoquímica, foi laureado pelo pioneirismo na condução de experimentos que possibilitaram a observação do estado de transição em reações químicas a partir da espectroscopia de femtosegundo. O estudo que lhe rendeu o prêmio inovou ao utilizar feixes de laser de curta duração para captar imagens do que acontecia quando ligações químicas rompiam-se e novas eram criadas. Nascia ali a máquina fotográfica mais rápida do mundo, capaz de fotografar átomos e moléculas em movimento no curso de uma reação química, como se estivessem em câmera lenta.

Após 15 anos, Betzig, Moerner e Heel foram premiados pelo desenvolvimento da microscopia de fluorescência de alta resolução, que elevou a capacidade de observação da microscopia à escala nano. Antes, acreditava-se que a resolução ótica máxima limitava-se à metade do comprimento das ondas de luz. A técnica inaugurada pelos pesquisadores rompeu essa barreira ao tornar possível visualizar processos químicos dentro de células vivas em tempo real e em nível molecular, dando início à nanoscopia.

As descobertas do trio, ponto de partida para diversas pesquisas, abriram caminho para que se pudesse, por exemplo, ver a criação de sinapses em células nervosas e investigar proteínas envolvidas em doenças como Mal de Parkinson e Mal de Alzheimer.

DESDOBRAMENTOS

Na esteira dos precursores da femtoquímica e da nanoscopia, Nome vem desenvolvendo estudos no campo da espectroscopia ultrarrápida com o objetivo de entender o papel do ambiente em processos físico-químicos pouco previsíveis.

O conferencista falou de forma aprofundada sobre um estudo em particular, dedicado à observação em nível molecular dos mecanismos e da transferência de energia durante a fotossíntese, considerada um dos processos mais rápidos já registrados pelo homem.

O projeto visa a compreender como se dá a migração da energia solar dos "complexos antena" para os centros de reação onde ocorre a fotoquímica, isto é, como uma molécula absorve a luz do sol e transfere a energia o mais rápido possível para outra molécula, que está distante. Para isso, Nome utiliza pulsos de laser de curta duração, cuja principal vantagem é o caráter monocromático, indicador do alto grau de coerência temporal. Isso significa que as fases das ondas de luz são sincronizadas, de modo que os fótons caminham juntos no tempo, numa mesma frequência.

De acordo com o pesquisador, os dados obtidos até o momento ajudam a explicar a eficiência de absorção de luz fotossintética e sua transdução em energia.

Foto: Leonor Calazans/IEA-USP