Pesquisadores alemães miniaturizaram um acelerador de partículas em um chip, reduzindo drasticamente seu tamanho em comparação com os gigantescos aceleradores tradicionais. Essa inovação tem o potencial de revolucionar a medicina, permitindo a administração direcionada de radioterapia em tratamentos contra o câncer e outras aplicações avançadas, embora os cientistas busquem ainda aumentar a energia e a corrente dos elétrons no chip.
Por mais de uma década, os pesquisadores têm perseguido a miniaturização de aceleradores de partículas, tipicamente utilizando raios laser para impulsionar elétrons. Essa busca pela miniaturização é crucial devido às vastas aplicações dos aceleradores de partículas em indústrias, pesquisa científica e assistência médica. No entanto, essas máquinas frequentemente ocupam muito espaço e requerem grandes instalações de pesquisa, resultando em custos significativos.
Tomás Chlouba e sua equipe na Universidade Friedrich-Alexander, na Alemanha, alcançaram um marco notável ao desenvolver um microacelerador de partículas integrado em um chip. Este microacelerador é notavelmente compacto, com apenas 500 micrômetros de comprimento e 225 nanômetros de largura, em comparação com o colossal Grande Colisor de Hádrons (LHC) na Europa, que possui 27 quilômetros de extensão. Surpreendentemente, o microacelerador conseguiu aumentar a energia dos elétrons de 28,4 quiloelétron-volts (keV) para 40,7 keV, resultando em um aumento de 43% na energia.
Essa conquista da miniaturização de aceleradores de partículas em chips abre portas para aplicações inovadoras, como a possibilidade de administrar radioterapia de forma direcionada em áreas específicas do corpo, destacando seu potencial revolucionário nos tratamentos médicos, particularmente no combate ao câncer.
[Imagem: Tomás Chlouba]
Os pesquisadores combinaram duas técnicas para acelerar partículas em curtas distâncias: a focalização de fase alternada, que utiliza um laser para guiar elétrons e injetar energia, e um sistema de nanoestruturas geométricas em forma de pilar que focaliza e liberta repetidamente ondas eletrônicas. Esta inovação abre caminho para aplicações médicas mais avançadas, mas a equipe pretende aumentar o ganho de energia e a corrente dos elétrons, talvez expandindo as estruturas ou utilizando múltiplos canais próximos.
(Engenhariae)