Cristal de óxido de alumínio é testado como sensor de radiação UV

Dopado com carbono e magnésio, o material apresenta termoluminescência quando irradiado por ultravioleta

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – A exposição à radiação ultravioleta (UV) é fator de risco para o câncer de pele e outras enfermidades. O problema se agrava quando à fonte natural de UV, a luz solar, se acrescentam fontes artificiais, como lâmpadas para terapia médica e outros artefatos. Detectar e medir a radiação UV em diferentes ambientes foram objetivos que motivaram uma pesquisa conduzida no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), realizada em colaboração com o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP).

O estudo investigou a sensibilidade à radiação ultravioleta do óxido de alumínio dopado com carbono e magnésio (Al₂O₃: C, Mg) resultou no artigo "Thermoluminescence of UV-irradiated α-Al₂O₃:C,Mg", publicado no Journal of Luminescence.

“O óxido de alumínio dopado apenas com carbono (Al₂O₃: C) já era bem conhecido por sua alta sensibilidade a vários tipos de radiação: raios X, beta e gama. É usado na dosimetria de radiação ionizante pessoal e ambiental. O que nós descobrimos é que o material passa a responder também à radiação UV quando dopado com magnésio além do carbono”, disse o professor Neilo Marcos Trindade, primeiro autor do artigo.

A resposta a que o pesquisador se refere é a termoluminescência – isto é, a emissão de luz depois que o material, previamente exposto à radiação, é aquecido. “A dopagem com o magnésio promove uma grande quantidade de defeitos no cristal. E isso possibilita uma resposta ainda maior do material para radiação ionizante e não ionizante, como a UV”, explica Trindade.

A investigação foi conduzida por Trindade e dois estudantes de graduação, Maicon Gois Magalhães e Matheus Cavalcanti dos Santos Nunes, com a colaboração da professora Elisabeth Mateus Yoshimura do IF-USP e do professor Luiz Gustavo Jacobsohn, da Clemson University, dos Estados Unidos. Recebeu apoio da FAPESP por meio de Auxílio à Pesquisa Regular concedido a Trindade, de Bolsa de Iniciação Científica concedida a Magalhães e de Bolsa de Iniciação Científica para Nunes.

Outros achados

Além dessa descoberta principal, que possibilita usar o cristal na detecção de ultravioleta, o pesquisador e seus alunos obtiveram mais duas informações importantes. A primeira foi que a resposta do material à radiação UV é análoga à sua resposta à radiação beta. Isso significa que muitas mensurações de beta realizadas até agora podem ter sido afetadas pela interferência de UV.

A segunda, que permite que esse problema possa ser solucionado em dispositivos futuros, foi que o padrão de variação das duas respostas não é o mesmo. O material responde a beta de forma linear – isto é, sua luminescência cresce incrementalmente com o aumento da exposição à radiação ionizante, em curva contínua. Já no caso de UV, a variação da luminescência não apresenta linearidade. “Há um ponto de saturação a partir do qual a luminescência deixa de se intensificar com o acréscimo de exposição”, diz Trindade.

O artigo Thermoluminescence of UV-irradiated α-Al2O3:C,Mg pode ser acessado em https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022231319321775.