Nº.61 UNIVERSO Dez 2016 | Jan 2017

Bruna Garabito
Por Patrícia Piacenini
6/5/15

“Não é exagero dizer que o mundo em que vivemos é tão dependente da fotônica, que não o reconheceríamos sem ela”, afirma Gustavo do Amaral Valdiviesso, físico e professor da Universidade Federal de Alfenas (Unifal). A internet só é possível através da fotônica, bem como a tecnologia de CDs, DVDs, Blu-rays, leitores de códigos de barra, impressora a laser, aparelhos eletrônicos que utilizam LEDs (diodos emissores de luz), só para citar alguns exemplos de sua aplicação.

Mas afinal, o que é fotônica? O termo é amplo e representa o conjunto de tecnologias envolvendo a luz. “Em particular, aparece mais associado a aplicações da luz visível e do infravermelho no limite do visível (chamado de infravermelho próximo). Outra conotação que aparece muito na literatura é na forma de uma analogia à eletrônica, representando o conjunto de aplicações em que o elétron é substituído pelo fóton (partícula de luz) para desempenhar as mesmas funções: teríamos circuitos ópticos em vez de elétricos, com vantagens claras em termos de velocidade de processamento de informação e também economia de energia”, explica Valdiviesso.

Esta face da fotônica, no entanto, ainda é tema de pesquisas e requer o desenvolvimento de componentes capazes de desempenhar funções análogas às suas contrapartes eletrônicas, principalmente o transistor, o elemento eletrônico responsável pelo controle de sinais e por sua amplificação. “O transistor eletrônico se vale das propriedades de semicondutores, como o silício, para desempenhar esta função. A luz, porém, não interage com ela mesma, por isso é tão difícil desempenhar a mesma função em um sistema puramente óptico. Diversos materiais ativos têm sido propostos para a obtenção do transistor óptico, mas os resultados ainda estão distantes do verdadeiro potencial que a fotônica tem a nos oferecer”, observa o físico.

 Laser

A fotônica surgiu na década de 1960 com o desenvolvimento do laser, porém só ganhou força na década seguinte, com o diodo emissor de laser. “Ele permitiu miniaturizar as fontes de luz ao ponto em que elas se tornaram práticas. O próximo passo foi a condução da luz por um caminho desejado (não necessariamente em linha reta), o que se tornou possível com o desenvolvimento da fibra óptica”, sintetiza Valdiviesso. Ainda assim, o termo fotônica só se popularizou mesmo nos anos 1980, com seu crescente uso nas telecomunicações.

 Aplicações

A mais importante aplicação da fotônica, e talvez também a mais presente na vida das pessoas, é a internet, que só foi possível por meio de fibras ópticas. “Se você está no Brasil acessando dados que estão na Europa, por exemplo, a informação que aparece na sua tela viajou por feixes de fibras ópticas cuidadosamente acomodadas no fundo do oceano Atlântico. O site cablemap.info mostra a verdadeira rede, feita de fibras ópticas ao redor do mundo”, aponta Valdiviesso.

De acordo com Lilian Tan Moriyama, física e especialista do Laboratório de Biofotônica – Grupo de Óptica, do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC/USP), a fotônica hoje está presente nos aparelhos eletrônicos, lanternas e brinquedos que utilizam LEDs. “Há uma grande tendência de substituição das lâmpadas fluorescentes pelos LEDs, que são mais econômicos e duráveis”, diz.

A fotônica foi responsável também, acrescenta Valdiviesso, pelo desenvolvimento de formas de armazenamento de informações. “Por um tempo, a fotônica representou uma grande revolução neste quesito com a introdução dos compact discs, ou CDs. O desenvolvimento do armazenamento óptico liderou o mercado, mantendo a vanguarda da tecnologia com o DVD e hoje o Blu-ray, cada um com capacidade de armazenamento cada vez maior”.

Há ainda outras contribuições da fotônica: no corte e solda a laser na indústria, no leitor de códigos de barra, impressoras a laser, cirurgia de correção da visão, giroscópios ópticos para a aviação, termômetros que podem ser usados à distância, dentre outros. “Do controle remoto à tela da sua TV, a fotônica é onipresente em nossas comunicações e deve representar grande parte do futuro com seu potencial para a computação quântica”, acredita o físico.

Pesquisa

Muitas pesquisas na área de fotônica são voltadas para o desenvolvimento tecnológico, para a melhoria da qualidade de LEDs, sensores e outros equipamentos. Porém, há estudos relacionados às aplicações nas áreas da saúde, em que a fotônica desempenha um papel muito importante tanto para o tratamento quanto para o diagnóstico de doenças. “No Brasil, há grupos trabalhando no desenvolvimento tecnológico, análise das propriedades de materiais, aplicações voltadas para agricultura, odontologia e medicina”, destaca Moriyama.

Biofotônica

A biofotônica é a aplicação da fotônica nas áreas da saúde e agricultura. Segundo Moriyama, nestas áreas a luz pode ser empregada para o diagnóstico de doenças, pois ela interage de maneiras diferentes com tecidos normais e tecidos alterados. “Podemos avaliar esta forma de interação da luz com o tecido para extrair informações sobre a sua condição”. Um exemplo é o tratamento de doenças como o câncer e infecções. “A luz é capaz de ativar moléculas específicas para promover um efeito terapêutico, seja para matar células ou mesmo promover efeitos de analgesia”, explica a especialista.

Moriyama participa de pesquisas relacionadas à interação da luz com os tecidos biológicos e em projetos de terapia fotodinâmica, em que a luz atua em conjunto com uma substância chamada fotossensibilizador e também com o oxigênio para induzir a formação de espécies reativas de oxigênio capazes de levar células à morte. “Esta interação de luz, fotossensibilizador e oxigênio é bastante estudada em nosso laboratório para o tratamento de câncer e outros tipos de lesão”, afirma.

Um grande projeto em andamento, em colaboração com médicos de diversas cidades, tem tratado pacientes com câncer de pele do tipo não-melanoma em todo o território brasileiro. De acordo com dados do A.C.Camargo Cancer Center, os casos de câncer não-melanoma representam 95% do total dos casos de câncer de pele. Os resultados apontam para cerca de 90% de cura das lesões tratadas. “Este tipo de resultado nos motiva a continuar nessas linhas de pesquisa. É uma forma de levarmos a ciência desenvolvida em nossos laboratórios à sociedade brasileira”, encerra Moriyama.