Cristais naturais brasileiros mostraram resultados promissores para aplicação à dosimetria pessoal e ambiental. É o que afirma o trabalho de mestrado de Jessica Emy Carmo Niide, pesquisadora do Instituto de Física da USP, que traz um estudo sobre as falhas de formações cristalinas bastante encontradas no Brasil, focando em como estas podem ser aproveitadas para a absorção de radiação ionizante.

Os cristais possuem diversas aplicações modernas, desde a confecção de joias, relógios, objetos de decoração e até ferramentas de corte, dispositivos eletrônicos ou óticos. Estes caracterizam-se por normalmente apresentar uma estrutura muito bem definida, com poucas alterações em sua rede cristalina. Porém, na natureza, pode ser que se note átomos estranhos, deficiências de cargas que podem ser compensadas (vacâncias) e impurezas. E esse fato é o que os torna relevante para outras aplicações. O Laboratório de Dosimetria das Radiações e Defeitos em Sólidos da USP se propõe, a partir disto, a estudar como tais recursos minerais podem servir à absorção de radiação.

Em ambientes onde a radiação é presença constante, como, por exemplo, em cabines utilizadas para raios-x, a presença de profissionais em contato direto tem de ser monitorada, para que se evite efeitos crônicos, decorrentes da exposição excessiva à radiação por longos períodos de tempo.

Profissionais radiologistas têm, portanto, de tomar precauções acerca do tempo de exposição que sofrem às ondas invisíveis. Para tal, um dos instrumentos de controle comumente utilizados são os dosímetros, que detectam a quantidade de radiação “não ocupacional”, ou seja, que não foi efetivamente aplicada e passou, assim, a “contaminar” o ambiente. Tais dispositivos são responsáveis por armazenar a energia fornecida pela radiação, e liberá-la na forma de luz ultravioleta, o que permite sua análise posterior em laboratório.

Os raios-x, forma de radiação ionizante - ou seja, capaz de ionizar moléculas - interagem com os cristais muito devido à falhas estruturais que esses apresentam. Na natureza, tais formações dificilmente conseguem manter uma mesma estrutura, podendo haver a presença de impurezas. Minerais como o ferro, água ou mesmo outros cristais, associados, fazem com que a disposição dos átomos das moléculas que compõem a estrutura cristalina sejam alteradas.

O trabalho de Jessica demonstrou que alterações como o aumento ou diminuição de temperatura, comprimento e intensidade de onda, por alterarem o comportamento das estruturas cristalinas, podem refletir na eficiência da forma como a radiação é absorvida pelos cristais. Para isso, foram selecionados e testados três tipos de cristais brasileiros, ametista, topázio e berilo.

Tais alterações, como explica a pesquisadora, podem ocorrer devido a diferenças de eletronegatividade. Íons presentes nessas moléculas, se perturbados por um campo elétrico, são capazes de alterar a estrutura simétrica tridimensional dos cristais, já que estes destroem as ligações dipolo existentes entre as moléculas do material.

Dentre as conclusões, os resultados conseguidos pelas amostras de berilo (verde e rosa) e ametista vão de encontro aos modelos já existentes que visam analisar os defeitos nesses cristais. No caso do topázio, no entanto, novos resultados foram encontrados. Os raios-x induziram o surgimento de um pico de despolarização das moléculas, - relacionado à presença de Fe3+ na estrutura do cristal - que foi destruído por tratamentos térmicos. A técnica de absorção ótica demonstrou que o principal pico de absorção ocorre quando se utilizou comprimento de onda de 620 nm (nanômetros).

As amostras submetidas aos testes, como foi o caso do topázio, mostraram alterações até na mudança de cor: originariamente azuis, tais cristais se tornam mais opacos após a radiação. Se o tratamento térmico for feito após a irradiação, no entanto, foi constatado que este passa a apresentar a coloração amarelada. Em todos os casos, após o tratamento térmico, o cristal se tornou incolor.

A identificação de novas falhas nesses cristais possibilita que se otimize a utilização destes na absorção dos raios-x. Tais alterações de cor, por exemplo, fruto da interação da radiação com o cristal, podem servir para que se estude novas aplicações e métodos alternativos para as análises em dosimetria, bem como a descoberta de novos cristais e formas mais seguras, eficientes e baratas de produção de dosímetros.