Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) desenvolveu um novo método capaz de medir, pela primeira vez e com grande precisão, impulsos laser ultra intensos produzidos pelos equipamentos mais avançados da atualidade. Esta técnica – designada THIS d-scan e que acaba de ser tema num artigo na prestigiada revista Optica da The Optical Society (OSA), nos Estados Unidos – poderá ser útil no tratamento do cancro.
“Esta nova técnica permite medir com precisão os impulsos laser diretamente no alvo onde ocorrem processos extremos muito importantes, como a produção de raios-X coerentes (um tipo de laser de raios-X), a aceleração de partículas e mesmo reações nucleares produzidas diretamente pela luz, entre outras. Funciona como uma espécie de lupa para vermos fenómenos extremos, permitindo-nos tocar no fogo sem nos queimarmos”, explica Helder Crespo, docente da FCUP e primeiro autor do trabalho. Assim, é possível “conhecer e otimizar os impulsos de forma direta e exatamente na zona/amostra onde estão a incidir”.
Novo método pode ajudar no tratamento do cancro
Esta otimização pode ser, por exemplo, útil nos tratamento de doenças como o cancro, já que estes lasers ultra intensos são capazes de acelerar protões e de produzir isótopos radioativos (que duram muito pouco tempo e se degradam rapidamente), aplicados em terapias de combate à doença.
Os lasers ultra intensos, pelo seu potencial e por serem mais compactos e acessíveis que os aceleradores de partículas convencionais, têm vindo a ser alvo de investimentos de muitos milhões de euros por vários países e consórcios internacionais de todo o mundo. Com esta nova técnica, será possível tirar o melhor proveito destes lasers, em áreas que vão desde a biologia à química, podendo até mesmo, no caso particular do cancro, vir a revolucionar o tratamento desta doença. “É possível instalar um laser numa sala anexa a um hospital para estar constantemente a produzir isótopos”, exemplifica o docente da FCUP.
Para além disso, descreve Helder Crespo, que é também fundador da spin-off de alta tecnologia sediada na FCUP, Sphere Ultrafast Photonics, este método permite também “validar teorias muito recentes sobre a interação laser-matéria”.
Este novo método é capaz de “medir o perfil temporal dos impulsos diretamente na amostra durante uma interação laser-matéria no regime de altas intensidades luminosas, acima de 1014 Watts por cm2 – 1000 biliões de vezes superiores à intensidade da luz do Sol que atinge o nosso planeta – e tem forte potencial para aceder a regimes extremos até agora totalmente fora do alcance de qualquer medida direta”, acrescenta.
Técnica vai ser testada em alguns dos sistemas laser mais importantes e intensos do mundo
De acordo com o investigador Helder Crespo, a técnica agora apresentada vem trazer muitas vantagens relativamente às tradicionais que “apenas conseguem medir uma réplica atenuada do impulso principal numa zona que não a da amostra, o que introduz erros e não permite capturar todos os efeitos físicos necessários”.
Os investigadores vão agora usar alguns dos sistemas laser mais importantes e intensos do mundo para mostrar a versatilidade e capacidade deste método. “Iremos também demonstrar a capacidade da técnica para detetar e medir as alterações que o impulso sofre no próprio alvo durante o processo de interação da luz com a matéria, o que é também muito relevante e permite, por exemplo, ajustar o impulso antes da interação por forma a garantir que as características do laser são as ideais durante a interação, e não apenas no princípio, já que o próprio impulso é também invariavelmente modificado/distorcido”, acrescenta.
O trabalho “In-situ temporal measurement of ultrashort laser pulses at full power during high-intensity laser-matter interactions” contou também com a participação dos investigadores da FCUP e do Instituto de Física dos Materiais Avançados, Nanotecnologia e Fotónica da Universidade do Porto, Miguel Canhota e Miguel Miranda, que é também colaborador da Sphere Ultrafast Photonics, e de investigadores do Max- Born- Institute, na Alemanha, e do Imperial College London, no Reino Unido.
