Nova lente de nêutrons revoluciona a forma de ver o interior da matéria

Tecnologia inédita supera limitação de décadas na ciência: entenda como o avanço permite enxergar o interior de baterias e motores em ação

Pesquisadores da PSI celebram o avanço na tecnologia de lentes de nêutrons, que promete revolucionar a imagem de materiais - (crédito: Paul Scherrer Institute PSI/Markus Fischer)

Assim como os raios X, os nêutrons são usados para gerar imagens do interior de materiais e objetos. Produzidos em feixes em instalações como a Fonte Suíça de Nêutrons por Espalação (SINQ), eles conseguem penetrar profundamente em muitos metais e são sensíveis a elementos leves como hidrogênio e lítio.

Essa característica permite observar a distribuição de óleo em motores, o lítio dentro de baterias, a absorção de água em plantas ou examinar artefatos arqueológicos sem danificá-los. Contudo, a mesma interação fraca que os torna úteis também dificulta seu desvio e foco, limitando por décadas o avanço das técnicas de imagem.

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Agora, cientistas do PSI desenvolveram um novo tipo de lente que supera essa barreira, conforme relatado na revista Nature Communications.

O desafio está no fato de que feixes de nêutrons contêm partículas com muitos comprimentos de onda diferentes. Para uma imagem de alta resolução, a lente precisa focar todos esses comprimentos no mesmo ponto, algo que nenhuma lente prática havia conseguido até o momento.

Atualmente, a imagem de nêutrons é feita sem lentes, o que obriga os pesquisadores a colocar as amostras perto do detector. "Isso limita a resolução alcançável, bem como o tamanho do objeto ou ambiente da amostra que pode ser imageado", afirma Mano Raj Dhanalakshmi Veeraraj, primeiro autor do estudo.

A nova lente acromática de nêutrons, a primeira do tipo no mundo, resolve o problema ao focar uma ampla gama de comprimentos de onda em um único ponto. O resultado são imagens nítidas e ampliadas com resolução inferior a vinte micrômetros, mesmo com objetos distantes do detector.

"A falta de uma lente como essa limitou a obtenção de imagens por nêutrons durante décadas", explica Joan Vila-Comamala, que liderou a equipe no PSI. "Ela abre caminho para a microscopia de nêutrons, possibilitando a produção de imagens ampliadas de um objeto e revelando mais detalhes."

Em um teste, os pesquisadores obtiveram imagens de uma bateria de íon-lítio comercial posicionada a seis metros do detector. Eles conseguiram ampliar a estrutura interna do conjunto de eletrodos em sete vezes.

Um novo caminho para a imagem de materiais

A tecnologia poderá permitir a observação de detalhes internos precisos de dispositivos enquanto funcionam, como detectar mudanças estruturais nos componentes de um motor em operação. "Isso é apenas o começo", acrescenta Dhanalakshmi Veeraraj.

Para explorar totalmente o potencial das lentes, algumas instalações de nêutrons podem precisar de linhas de feixe mais longas. Novas instalações, como a European Spallation Source (ESS), na Suécia, já estão sendo construídas para atender a esses requisitos.

O avanço se baseia em uma descoberta anterior da equipe em óptica de raios X: o desenvolvimento de uma lente acromática de raios X em 2022. A criação da lente de nêutrons combinou essa experiência com o conhecimento em imagem de nêutrons do PSI.

As lentes são compostas por anéis concêntricos de níquel e estruturas de diamante com formato preciso. Os anéis de níquel geram difração, enquanto as estruturas de diamante refratam o feixe. Juntos, esses efeitos formam uma imagem ampliada no detector. As estruturas de níquel foram fabricadas nas instalações do PSI e as de diamante, pela empresa suíça SYNOVA S.A.

Uma ferramenta de IA foi usada para auxiliar na produção desta reportagem, sob supervisão editorial humana.

Por Correio Braziliense

postado em 14/07/2026 13:31 / atualizado em 14/07/2026 13:31