Sérgio Luiz Morelhão.

Aprimoramento do método de medir fases usando fonte compacta de alta intensidade e goniômetria robusta, disponível no Laboratório de Raios X da University of Guelph, ON, Canadá.

A radiação X tem sido uma poderosa ferramenta de análise da estrutura da matéria em escala atômica. Enquanto muitos estão fascinados com as perspectivas oferecidas por novas fontes síncrotron de raios X, o aspecto prático dessas perspectivas no âmbito atual e futuro da nanotecnologia tem sido pouco questionado. A nanotecnologia, ou seja, a capacidade de controlar a matéria em escala atômica-molecular e de manufaturar estruturas com dimensões de algumas dezenas de nanometros, tem proporcionado um desafio constante em análise estrutural via técnicas de raios X. A grande diversidade de materiais e métodos oriundos da nanotecnologia esta gerando uma alta demanda por tempo de análise, muito maior do que a fornecida pelas instalações síncrotrons. Na otimização dos métodos de processamento de materiais e dispositivos nanoestruturados, técnicas de controle e caracterização rápidas e de fácil acesso são essenciais. Técnicas de microscopia e espectroscopia são muito importantes no cenário atual da nanotecnologia, mas elas têm limitações intrínsecas que justificam a busca por técnicas de análise estrutural de alta resolução, como as obtidas por difração e/ou espalhamento de raios X. O uso de fontes de raios X convencionais, i.e. fontes compactas como tubos e anodos rotativos, representa um grande desafio na área de nanociências. A relativa baixa potência dessas fontes restringe o tipo de material nanoestruturado a ser analizado e também a informação estrutural acessível. Por outro lado, quando uma informação é obtida, ela tem uma tremenda importância prática. Isso porque tal informação pode nortear a otimização e o controle do processamento de dispositivos e, ainda, contando com a vantagem de poder estar disponível em local próximo e em tempo integral para tais fins específicos. Este é o principal objetivo deste projeto, colocar em funcionamento um laboratório experimental para explorar técnicas de análise de dispositivos nanoestruturados usando fonte convencional de raios X.

Objetivos Gerais: Este projeto propõe-se a desenvolver atividades de pesquisa em áreas de prevenção de saúde ocular através do estudo comparativo entre o diagnóstico da catarata e análise da alteração na composição química através da implementação de estratégia para a determinação de elementos majoritários e traço do tecido normal e com distintos graus de lesão utilizando métodos eficientes com limite de detecção adequado para o estudo de tecidos vivos. Os resultados deste projeto fornecerão informações necessárias ao desenvolvimento de novas metodologias que poderão ser aplicadas na prática clínica. 

Objetivos Específicos: 1) Desenvolver uma técnica segura sem detrimento do tecido para identificar as modificações químicas e físicas no tecido devido à existência da doença; 2) Examinar mudanças histológicas no tecido cuja doença (catarata) esteja instaurada pela comparação com tecido normal; 3) Efetivar a associação entre resultados obtidos por exame histológico e pela composição química do tecido; 4) Comparar lente normal com diferentes tipos de catarata entre elas: catarata matura, catarata imatura, catarata diabética, catarata congenital e catarata polar posterior; e 5) Quantificar as diferenças na espessura da lente para os vários estágios da catarata comparada a lente normal.

Realização de experimentos no National Synchrotron Light Source (NSLS), uma divisão do National Brookhaven Laboratory (BNL), NY, EUA, a fim de investigar cristalinos sadios e com catarata por imageamento de raios X duros (E > 20keV). Tais experimentos foram uma continuação necessária para se concluir os experimentos realizados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Campinas, Brasil, com fótons de raios X de menor energia (E = 10,5keV) e feixes de baixa intensidade. Fatores que inviabilizaram o imageamento de lentes inteiras, sem cortes.

O sistema de visão dos mamíferos é susceptível a uma variedade de doenças oriundas de alterações nas propriedades ópticas dos tecidos oculares. O entendimento dessas alterações a um nível molecular é necessário na prevenção ou correção da perda da visão nos estágios iniciais das doenças. Isso tem motivado muitas pesquisas durante as últimas décadas. As microscopias de luz visível e de elétrons (principalmente SEM - scanning electron microscopy), estão entre as técnicas mais utilizadas nos estudos das doenças dos tecidos oculares. Contudo, essas técnicas têm limitações intrínsecas quanto: i) baixa resolução para investigar alterações microscópicas que dariam origem a centros espalhadores de luz visível; e/ou ii) reduzida área de amostragem em relação às extensões dos tecidos. 
Este projeto de pesquisa visa o estudo detalhado, comparativo, qualitativo, das alterações sofridas nos tecidos patológicos, caracterizados via imageamento por raios X. Na técnica de imageamento utilizada, ambas as limitações mencionadas acima são superadas uma vez que, processos distintos de interação da radiação X como os tecidos são seletivamente discriminados pelo sistema de detectar imagens. Recentemente [Phys. D: Appl. Phys. 38, A85 (2005); Nucl. Instrum. Meth. B 238, 28 (2005)], demonstramos o potencial da técnica no estudo da lente do olho, isto é do cristalino. Com os experimentos a serem realizados no NSLS pretendemos estender o método de análise ao tecido da retina, assim como continuar e divulgar (via seminário) o estudo já iniciado com o cristalino.

Durante décadas, pesquisadores e cristalógrafos têm procurado meios de superar os problemas existentes em determinação de estruturas cristalinas; problemas advindos da perda da informação de fase* nas medidas das intensidades dos raios X. Há muito era conhecido que a difração de 3-feixes (3-BD) continha informação de fase, em particular das fases invariantes dos tripletos. Recentemente, com auxílio da FAPEPS (Proc. No. 97/13575-8) e do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) foi construído um difratômetro capaz de explorar os efeitos da polarização linear natural da radiação síncrotron na 3-BD [S.L. Morelhão (2003), J. Synchrotron Radiation 10, 236-241; S.L. Morelhão & L.H. Avanci (2001), Acta Cryst. A 57, 192- 196]**. Tal exploração resultou em modificações simples, porém essênciais, na abordagem teórica da 3-BD [S.L. Morelhão & S. Kycia (2002), Phys. Rev. Lett. 89 (1), 015501]**. Combinada com a versatilidade do difratômetro, esta abordagem modificada oferece pela primeira vez a possibilidade de se obter valores de fase precisos e confiáveis. O domínio da técnica de realizar medidas precisas das fases dos tripletos, isto é, da técnica fase-de-tripleto, abre perspectiva para estudos inéditos em cristalografia de raios X. 
Neste projeto de pesquisa esta sendo solicitado auxílio para desenvolver um algoritmo eficiente que extraia o valor da fase de um tripleto a partir de um conjunto de dados experimentais. Estas etapas são fundamentais para viabilizar os diversos estudos inéditos, propostos aqui via fase-de-tripleto. Além de consolidar a técnica fase-de-tripleto, tais estudos contribuirão para um melhor entendimento sobre ligações químicas em sólidos, dispersão anômala, piezeletricidade e materiais com estruturas ordenadas mas não periódicas. Durante a vigência do projeto pelo menos duas teses de doutoramento poderão ser iniciadas, nos temas de pesquisas propostos. O objetivo a longo prazo do projeto é adquirir know-how para tornar a técni

Auxílio para realizar experimentos no European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, França. Resumo: "In the interface modulation patterns, extracted from coherent hybrid reflections topographs, several information would be available such as lattice distortions around interfacial misfit dislocations, grain boundaries, monatomic steps in miscut substrates, and even the effects onto the epitaxial growth of different surface reconstruction at the substrate could also produce some patterns. However, the most important of all is that diffraction topographies of hybrid reflections, or even of Bragg-surface reflections, have never been obtained and analyzed before. And, the experiments proposed here could generated very interesting results as well as a high-resolution method for epilayer/substrate interfaces and wafer surfaces characterization."

Neste projeto de pesquisa foi solicitado, dentro da categoria Auxílio à Pesquisa, fomento para a aquisição de um goniômetro, e acessórios, destinados à realização de experimentos de Difração de Raios X em cristais Semicondutores no Laboratório de Cristalografia do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP). Ressalta-se que nesse laboratório os equipamento existentes, em condição de operação, são destinados às técnicas de difração a baixo ângulo e difratometria de policristais. Experimentos em cristais semicondutores têm sido realizados através de medidas de ?rocking curve? num difratômetro de duplo cristal simples. 
Os equipamentos pleiteados permitirão dar continuidade a uma linha de pesquisa, iniciada em 1990, voltada ao desenvolvimento, fundamentação e aplicação de técnicas não convencionais, derivadas do fenômeno da difração múltipla de raios X. Muito além de ser uma mera curiosidade de laboratório, a investigação desse fenômeno tem gerado trabalhos originais e importantes, relacionados ao estudo de superfícies e interfaces semicondutoras. 
	Esses equipamentos também auxiliarão outros grupos e laboratórios do IFUSP em análises de semicondutores e estruturas epitaxiais. Por exemplo, o Laboratório de M.B.E. (?Molecular Beam Epitaxy?) com o qual já existe uma colaboração. Nessas análises, técnicas de difração de raios X de alta resolução, como difratometria de duplo-cristal e mapeamento do espaço recíproco, serão empregadas. 
	Em resumo, tais equipamentos tornarão viável a realização dos projetos relacionados com o desenvolvimento e a aplicação de técnicas não convencionais, assim como colaborações de alta qualidade instrumental com todos que necessitarem de análise por difração de raios X em monocristais. Além disso, será melhorada em muito as condições para a formação, dentro do IFUSP, de mestres e doutores familiarizados com tais técnicas básicas, que são importantes para a tecnologia de componentes óptico-eletrônicos.