Muito mais rápido do que uma bala em alta velocidade

Os lasers de femtossegundos emitem pulsos de luz que duram apenas um milionésimo de um bilionésimo de segundo. Esses lasers permitem uma cirurgia tão precisa que uma única mitocôndria pode ser removida sem prejudicar o resto da célula, e uma usinagem tão controlada que as estruturas podem ser microusinadas dentro de um pedaço de vidro. Eric Mazur, professor de física aplicada em Harvard, compara esses flashes rápidos a “balas de luz”. Antes confinados aos laboratórios de pesquisa em física, os lasers de femtossegundos só agora estão começando a ser aplicados pela medicina e pela indústria. Eles estão prontos para revolucionar processos tão diversos quanto a criação de drogas e a desmontagem de armas nucleares. Palestra técnica: Quão rápido é um milionésimo de um bilionésimo de segundo? A luz leva apenas cerca de um segundo para viajar da lua para a Terra. “Em um femtossegundo”, diz Mazur, “a luz viaja cerca de 300 nanômetros” — ou uma fração da largura de um fio de cabelo humano. Isso significa que um laser de femtossegundo permite que os usuários visualizem fenômenos antes impossíveis de observar porque ocorrem em um período de tempo muito curto. Isso também significa que, embora a quantidade de energia usada para fornecer a luz seja pequena, a intensidade da luz que atinge o alvo é alta porque o pulso é muito rápido. “A potência máxima de nossos pulsos de laser, ou seja, a energia que eles fornecem por unidade de tempo, é quase a mesma de todas as usinas elétricas dos Estados Unidos juntas”, explica Mazur. “Imagine toda essa potência concentrada em um volume microscopicamente pequeno. Obviamente, o pulso do laser é muito curto, então só fornecemos energia por um período muito curto de tempo.” A brevidade dos pulsos de laser de femtossegundos impede que eles transfiram calor ou choque significativos. Conforme o laser pulsa, o material que ele atinge se torna um plasma ionizado, enquanto o material ao redor permanece frio. Como resultado, os lasers de femtossegundos são muito mais precisos e podem ser usados em materiais muito mais frágeis do que os lasers convencionais, serras diamantadas, serras hidráulicas ou outras ferramentas de corte. Os lasers de femtossegundos produzem um corte suave e limpo. Portanto, embora os lasers convencionais usados em odontologia possam causar rachaduras e orifícios irregulares nos dentes, por exemplo, os lasers de femtossegundos perfuram furos precisos sem danos colaterais. Por que isso importa: Os lasers de femtossegundos podem remover material, um átomo por vez, de substâncias tão diversas como silício, aço e tecido cardíaco; e podem usinar estruturas muito precisas que variam em tamanho de alguns mícrons a alguns milímetros. Eles também podem alterar as propriedades refrativas de materiais transparentes, para que possam ser usados na fabricação de dispositivos ópticos, guias de ondas e sensores baratos. Fabricantes de produtos químicos e medicamentos estão começando a usar os lasers para observar importantes reações químicas e biológicas que duram apenas femtossegundos, como a interação de monóxido de carbono e mioglobina, que é fundamental para entender como as células musculares transportam oxigênio. E os lasers “fornecem uma resolução muito maior para aplicações de imagens médicas”, diz Melissa Love, da Del Mar Ventures, fabricante de laser com sede em San Diego. Juntas, essas aplicações terão um impacto multibilionário em uma variedade de indústrias. No jogo: Inventados nos Laboratórios Bell na década de 1980 e impulsionados pelos avanços nas telecomunicações por fibra, os lasers de femtossegundos são usados há muito tempo em laboratórios acadêmicos, onde os cientistas costumam construir seus próprios. Um número crescente de pequenos fabricantes começou a fabricar lasers de mesa fáceis de usar que custam apenas $15.000 a $30.000. O número de fornecedores deve crescer com a demanda, à medida que as grandes empresas percebem a capacidade dos lasers de criar medicamentos, dispositivos e produtos melhores, mais baratos e totalmente novos.

Muito mais rápido do que uma bala em alta velocidade

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