Durante uma temporada na Harvard University, em 2007, o docente do Grupo de Fotônica (GFO) do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), Cleber Renato Mendonça, teve a oportunidade de conhecer uma nova técnica para microfabricação através de efeitos produzidos por óptica não linear*, técnica já popular em outras universidades do mundo, mas nunca realizada no hemisfério Sul.
Alguns alunos de pós-graduação do IFSC, orientados por Cleber, resolveram entrar nessa empreitada e começaram a trabalhar na realização do mesmo experimento nos laboratórios do Instituto para aprender a técnica já estabelecida em Harvard. Começaram reproduzindo um sistema simples, utilizando-se de laser de alta potência, espelhos móveis e um estágio de translação, o que permitiu a produção de microestruturas poliméricas tridimensionais. “O que há de novo nesse experimento que temos realizado desde 2009 é a inserção de um software que foi desenvolvido, permitindo a fabricação de microestruturas com alto grau de complexidade, ou seja, em formatos diversos”, explica o doutorando do GFO, Adriano Otuka.
A ideia dos pesquisadores foi desenvolver um software que funcionasse para confecção de qualquer microestrutura, ou seja, um programa de computador capaz de desenhá-las em qualquer formato. “Partimos de uma imagem em três dimensões, dividimos essa imagem em uma série de camadas de duas dimensões e, posteriormente, realizamos a interface entre o programa [software] e o aparato experimental”, elucida o mestrando do GFO, Gustavo Foresto.
Para melhor entendimento sobre a técnica, o que os pesquisadores criaram foi, basicamente, um software para impressão de microestruturas em 3D. “Pensando-se numa impressora comum, simplificadamente, o processo para impressão de um documento funciona da seguinte forma: cria-se um arquivo num editor de textos, como por exemplo, o Word, conecta-se a impressora que, por sua vez, ‘interpretará’ aquele texto e fará sua impressão. Nosso trabalho faz algo análogo: o software ‘interpreta’ uma imagem 3D, comunica ao nosso sistema de fabricação para, ao final, realizar sua impressão”, explica Adriano.
A polimerização, ou seja, a confecção da microestrutura em três dimensões pode ser visualizada em tempo real, utilizando-se uma câmera. O software foi criado através do Labview, uma plataforma comercial, própria para criação de programas de computador. “Utilizamos essa plataforma para criar nosso software, que permitiu que desenvolvêssemos uma microimpressora 3D”, conta o pós-doutorando do GFO, Vinicius Tribuzi, também parte do time de pesquisadores que desenvolveu o programa.
Sem o novo software, os pesquisadores já produziam microestruturas, mas somente de baixa complexidade, ou seja, em formatos simples, como cubos e pirâmides. Com o desenvolvimento do novo programa, estruturas diversificadas podem ser feitas. “Podemos desenhar basicamente figuras de qualquer formato”, acrescenta Vinicius .
Outras utilizações
De acordo com Adriano, atualmente, existem diversos grupos de pesquisa, inclusive o Grupo de Fotônica do IFSC, que trabalham na confecção de dispositivos microfabricados. O interessante dessa técnica de fabricação é que ela permite dopagens, ou seja, pode-se misturar outros materiais ao polímero como, por exemplo, corantes fluorescentes ou nanopartículas metálicas. O material dopado, por sua vez, adquire características especiais que podem vir a funcionar como dispositivos ópticos. “Há diversos projetos que visam à produção de diferentes microdispositivos e muitos deles são voltados à área da nanotecnologia”, diz Adriano. “Inclusive, grupos de pesquisa têm trabalhado na fabricação de microestruturas para criar os chamados ‘microambientes’, onde é possível avaliar o crescimento e desenvolvimento de células e bactérias”, conclui.
Para visualizar os papers e outros trabalhos do GFO, acesse http://www.fotonica.ifsc.usp.br/people/publications.php
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* Óptica linear- quando as propriedades ópticas dos materiais (índice de refração e absorção) são constantes para qualquer luz incidente de baixa intensidade.
Óptica não linear: quando as propriedades ópticas dos materiais dependem da intensidade de luz que incide sobre eles, o que gera uma série de efeitos novos e interessantes, como, por exemplo, um feixe de luz ser capaz de focalizar-se, mesmo que se propague em um material comum.
Assessoria de Comunicação
