Dica Espectroscopia Raman melhorada: Transformando as Ciências Analíticas

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"Ver para crer" é uma frase comumente usada nos corredores científicos. A microscopia, portanto, é um ramo magnífico que, na verdade, equipam os pesquisadores com o poder de visualizar as coisas de uma maneira que antes se pensava ser impossível. Apesar dos sofismas envolvidos na interpretação de muitas das imagens obtidas através da microscopia, tanto os cientistas quanto o público em geral, sempre caem em evidência visual que detalha os meandros de uma célula ou uma molécula ou uma nanopartícula. O advento de técnicas de microscopia baseadas em elétrons como a microscopia de varredura de túneis capacitou ainda mais os pesquisadores a mergulharem no mundo dos átomos. Em outras palavras, estas técnicas tornaram possível até mesmo a observação de moléculas com resolução atômica.

The charm of an image detailing the components of a complicated system, say a DNA molecule, is enduring, however the flip side is that spectroscopic characterization of the sample is essential to understand the events happening at the microscopic or nanoscopic scale. Spectroscopy and microscopy should therefore go hand in hand, and scientists as early as in 1985 have suggested combining scanning probe techniques with methods like Raman or Infrared spectroscopy to get simultaneous information of the topography as well as the chemical nature. Dica Espectroscopia Raman AvançadaO TERS, popularmente abreviado como TERS, é um desses métodos que combina Microscopia de Força Atômica ou STM com Espectroscopia Raman. Esta combinação única dá ao cientista analítico a capacidade de olhar para a superfície em detalhes ópticos, topográficos e químicos. Anteriormente, pensava-se ser impossível visualizar um objeto com dimensões inferiores à metade do comprimento de onda da luz. Este limite é geralmente conhecido como o limite Abbe. TERS, entretanto, quebra este limite tornando possível a resolução a nível molecular com a vantagem adicional da informação química. O mecanismo em uma casca de noz é mostrado no esquema.


Esquema de um esquema de TERS empregado para análise de ácido nucléico. Reproduzido a partir da Referência (link)

Na tecnologia TERS, um campo nanométrico localmente melhorado na vizinhança imediata do ápice da ponta metalizada é gerado sob a iluminação incidente da luz laser como uma fonte de excitação local na escala nanométrica. Ele pode ser usado para excitar localmente o sinal óptico da amostra e produzir a dispersão Raman apenas a partir do nano-volume nas proximidades do ápice da ponta. O ápice da ponta é o dispositivo chave em TERS como uma dispersão local, que realça e dispersa o campo evanescente localizado para o campo distante a ser coletado e detectado. Ele garante a alta melhoria e resolução para além do limite de difração. Em essência, o TERS é capaz de gravar imagens de resolução submolecular que contêm a assinatura espectral de cada ponto sondado pela ponta.

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Prof. Volker Deckert e colegas de trabalho (da Universidade Friedrich Schiller Jena, Alemanha) usaram TERS para sequenciar uma molécula de RNA. A aplicação do TERS aos ácidos nucléicos tem sido uma revelação, pois permite a resolução de nucleobases individuais bem espaçadas (ver esquema). Outro grupo na ETH Zurique liderado por Prof. Renato Zenobi tem caracterizado extensivamente os espectros de DNA Raman. Estes estudos podem agora potencialmente levar a compreender as interações do DNA com moléculas como proteínas, drogas anticancerígenas, etc. Em outro relatórioO estudo TERS do Amyloid β, (um derivado proteolítico secretado da proteína precursora do amilóide que é um fator crítico na "falha sináptica" inicial que é observada na patogênese da doença de Alzheimer) foi realizado, mostrando assim a imensa aplicabilidade do TERS a domínios inexplorados da biologia.

Apesar dos desafios envolvidos em tornar a TERS uma técnica analítica de rotina, seu futuro para os estudos biológicos está mais brilhante do que nunca. Para concluir, a linha proverbial "Uma imagem vale por 1000 palavras"parece apta para uma imagem TERS, com a ligeira modificação que "Uma imagem TERS vale mais que 1000 espectros carregados com informações químicas inestimáveis"..

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Sobre o Autor

Sugosh é atualmente um pesquisador pós-doutorando na KU Leuven (Bélgica). Ele fez seu doutorado no Centro de Pesquisa Atômica Bhabha, Mumbai, Índia. Seu trabalho de pesquisa atual se concentra na nanoscopia de estruturas orgânicas covalentes 2D em materiais 2D, empregando técnicas como microscopia de varredura em túneis, microscopia de força atômica e, predominantemente, espectroscopia Raman de ponta melhorada. Quando ele não está interessado em pesquisa, ele gosta de música clássica indiana e de ler

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