Os pesquisadores construíram uma nova ferramenta para estudar moléculas usando um laser, um cristal e detectores de luz. Esta nova tecnologia irá revelar as estruturas das moléculas com maior detalhe e especificidade.

"Vivemos no mundo molecular, onde a maioria das coisas ao nosso redor são feitas de moléculas:ar, alimentos, bebidas, roupas, células e muito mais. O estudo de moléculas com nossa nova técnica poderia ser usado na medicina, farmacia, química, ou outros campos, "disse o professor associado Takuro Ideguchi do Instituto de Ciência e Tecnologia de Fótons da Universidade de Tóquio.

A nova técnica combina duas tecnologias atuais em um sistema único chamado espectroscopia vibracional complementar. Todas as moléculas têm muito pequenas, vibrações distintas causadas pelo movimento dos núcleos dos átomos. Ferramentas chamadas espectrômetros detectam como essas vibrações fazem com que as moléculas absorvam ou espalhem ondas de luz. As técnicas de espectroscopia atuais são limitadas pelo tipo de luz que podem medir.

O novo espectrômetro vibracional complementar projetado por pesquisadores no Japão pode medir um espectro mais amplo de luz, combinando os espectros mais limitados de duas outras ferramentas, chamados espectrômetros de absorção infravermelha e de espalhamento Raman. A combinação das duas técnicas de espectroscopia fornece aos pesquisadores informações diferentes e complementares sobre as vibrações moleculares.

“Questionamos o 'senso comum' desse campo e desenvolvemos algo novo. Os espectros Raman e infravermelho agora podem ser medidos simultaneamente, "disse Ideguchi.

Os espectrômetros anteriores só podiam detectar ondas de luz com comprimentos de 0,4 a 1 micrômetro (espectroscopia Raman) ou de 2,5 a 25 micrômetros (espectroscopia de infravermelho). A lacuna entre eles significava que a espectroscopia Raman e infravermelho tinha que ser realizada separadamente. A limitação é como tentar desfrutar de um dueto, mas sendo forçado a ouvir as duas partes separadamente.

A espectroscopia vibracional complementar pode detectar ondas de luz em torno dos espectros do visível ao infravermelho próximo e infravermelho médio. Os avanços na tecnologia de laser pulsado ultracurto tornaram possível a espectroscopia vibracional complementar.

Dentro do espectrômetro vibracional complementar, um laser de safira de titânio envia pulsos de luz infravermelha próxima com a largura de 10 femtossegundos (10 quatrilionésimos de segundo) para a amostra química. Antes de acertar a amostra, a luz é focada em um cristal de seleneto de gálio. O cristal gera pulsos de luz infravermelha média. Os pulsos de luz infravermelho próximo e médio são então focados na amostra, e as ondas de luz absorvidas e dispersas são detectadas por fotodetectores e convertidas simultaneamente em espectros Raman e infravermelho.

Até aqui, pesquisadores testaram sua nova técnica em amostras de produtos químicos puros comumente encontrados em laboratórios de ciências. Eles esperam que a técnica um dia seja usada para entender como as moléculas mudam de forma em tempo real.

"Especialmente para biologia, usamos o termo 'livre de rótulos' para espectroscopia vibracional molecular porque não é invasiva e podemos identificar moléculas sem anexar marcadores fluorescentes artificiais. Acreditamos que a espectroscopia vibracional complementar pode ser uma técnica única e útil para medições moleculares, "disse Ideguchi.