Introdução a Como funciona a análise a laser

Quando Theodore Maiman disparou o primeiro pulso de laser, em 1960, alguns descreveram a nova tecnologia como uma solução à procura de um problema. Mas os cientistas rapidamente descobriram que os lasers não eram apenas curiosos brinquedos e começaram a desenvolver aplicações práticas para eles. Hoje, médicos os usam para reparar retinas danificadas, remover marcas de pele e tatuagens e para realizar incisões cirúrgicas delicadas. O setor de eletrônica incorpora os lasers a diversos componentes, entre os quais leitores de  código de barra, sistemas de armazenagem óptica e  impressoras de computador. E a indústria aproveita sua alta energia para fazer buracos em diamantes e cortar materiais que variam do titânio ao plástico.

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Os lasers são especialmente importantes no campo da química analítica. Os especialistas em química analítica desenvolvem técnicas que determinam a composição química de substâncias. Algumas dessas técnicas medem propriedades físicas, como a massa, índice de refração ou condutividade térmica. Outras técnicas dependem de cargas ou correntes elétricas para ajudar a identificar as partes constituintes de uma substância. E ainda outros métodos medem a absorção, emissão ou difusão de radiação eletromagnética. Essa última categoria é conhecida como espectroscopia. 

A espectroscopia a laser está se tornando uma ferramenta de análise cada vez mais importante. Imagine um sistema de laser montado em um veículo de exploração de Marte. Ao disparar um pulso de laser contra a terra marciana, os instrumentos do veículo detectam a luz refletida e determinam a composição química do solo. Agora imagine um soldado que leva nas costas um sistema de laser. Usando um terminal manual que combina o laser a um sistema óptico, ele pode analisar um pacote encontrado à beira de uma estrada para determinar se contém explosivos.

Essa forma de análise a laser pode parecer ficção científica mas não é. Atualmente os cientistas têm à sua disposição diversos tipos de técnicas analíticas que empregam o laser. Estudaremos algumas delas neste artigo, e examinaremos uma - a espectroscopia de decomposição induzida por laser, ou LIBS - de maneira detalhada, a fim de ilustrar os fundamentos da tecnologia. Enquanto o fazemos, você aprenderá de que maneira a análise por laser está ajudando a promover avanços em todos os campos, da segurança interna, ciência forense e medicina, arqueologia e história da arte.

Primeiro, vamos considerar de maneira mais profunda a base da química analítica, de maneira a compreender de que forma a tecnologia a laser se enquadra em um arsenal de ferramentas ou técnicas que podem ser usadas para determinar os blocos elementares ou moleculares básicos da formação de substâncias.