A investigação dos professores Luís Carlos e Carlos Brites alcançou destaque internacional ao figurar na capa da edição mais recente da renomada revista científica Journal of the American Chemical Society. O estudo representa um marco inovador na medição de temperaturas em escala nanométrica sob condições de campos magnéticos extremamente elevados.

Em colaboração com cientistas da Universidade de Montpellier e do Laboratório Nacional de Campos Magnéticos Intensos de Toulouse, em França, e da Universidade de Ciências e Tecnologia de Wroclaw, na Polónia, a equipa da UA fez uma descoberta que pode redefinir esta área da ciência.

Revolução na medição de temperaturas em condições extremas

Utilizando termometria por luminescência, um método que mede temperaturas remotamente por meio da luz emitida por certos materiais, a equipa desenvolveu um termómetro molecular à base de iões lantanídeos (térbio e európio). Esses iões, ao serem excitados por luz ultravioleta, emitem luminescência que varia conforme a temperatura, permitindo medições precisas. A termometria por luminescência tem aplicações em áreas como imagiologia térmica, diagnóstico médico, terapias fototérmicas e monitorização em nanoeletrónica.

Porém, como explica Luís Carlos, “até agora, presumia-se que os termómetros luminescentes não eram afetados por campos magnéticos intensos. Este trabalho foi o primeiro a testar essa hipótese e revelar que não é verdade”.

Campos magnéticos extremos e novas fronteiras da ciência

O termómetro molecular foi submetido a campos magnéticos de até 58 Teslas — cerca de 1 milhão de vezes mais intensos que o campo magnético terrestre. Os investigadores descobriram que, acima de determinados valores, os métodos tradicionais de deteção de temperatura falham, contrariando a visão vigente na literatura científica.

A equipa propôs um novo parâmetro termométrico capaz de medir temperaturas com precisão, mesmo sob campos magnéticos intensos de até 20 teslas. As medições abrangem um intervalo de temperaturas entre -250 e 30 graus Celsius, estabelecendo um novo padrão de fiabilidade e abrindo caminhos para aplicações em condições extremas.

Impacto potencial em áreas de alta tecnologia

“O nosso trabalho muda a forma como compreendemos o funcionamento de termómetros moleculares em condições extremas”, destaca Carlos Brites. “Os resultados têm implicações fundamentais para o desenvolvimento de tecnologias que dependem de medições térmicas em ambientes com campos magnéticos elevados”.

Luís Carlos salienta que ao identificar emissões específicas dos iões térbio e európio menos sensíveis a campos magnéticos, o estudo abre possibilidades para medições térmicas remotas e precisas em ambientes extremos o que poderá ter impacto em várias áreas de alta tecnologia, incluindo:

• Biomedicina, como a ressonância magnética nuclear (1,5 a 9 T).

• Computação quântica, em sistemas de codificação de informação (até 3 T).

• Física de partículas, em aceleradores como o LHC, Grande Colisor de Hadrões (Large Hadron Collider, em inglês) (8-16 T).

• Fusão nuclear, nos reatores tokamak (acima de 10 T).

• Transportes, como nos comboios de levitação magnética (Maglev) (acima de 3 T).

• Exploração espacial, na propulsão magnética (acima de 3 T).

“Este avanço poderá transformar diversas indústrias e impulsionar o desenvolvimento de novas tecnologias, onde o controlo térmico em condições adversas é essencial”, conclui Luís Carlos.

O artigo pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c11584

A capa do Journal of the American Chemical Society com o trabalho da UA pode ser vista em: https://pubs.acs.org/toc/jacsat/146/49