Um material semicondutor raro e de difícil fabricação está provocando uma verdadeira revolução na medicina diagnóstica, na astronomia e na segurança global. O telureto de cádmio e zinco (CZT) é o componente secreto por trás de avanços significativos, como a redução drástica no tempo de exames de tomografia e a detecção precisa de materiais perigosos em aeroportos.
Revolução nos hospitais: de 45 para 15 minutos
No Royal Brompton Hospital, em Londres, os pacientes que necessitavam de certos exames pulmonares enfrentavam um procedimento longo e desconfortável. Era preciso deitar-se imóvel dentro de um grande scanner de tomografia por 45 minutos, com os braços posicionados acima da cabeça. Essa realidade mudou radicalmente no ano passado com a instalação de um novo equipamento.
Graças à tecnologia de processamento de imagens e, principalmente, aos detectores de CZT, o tempo de exame caiu para apenas 15 minutos. A máquina agora produz imagens tridimensionais extremamente detalhadas dos pulmões, um salto qualitativo impressionante.
"Com este scanner, obtêm-se imagens maravilhosas", afirma a médica Kshama Wechalekar, chefe de medicina nuclear e PET do hospital. "É uma verdadeira façanha de engenharia e física." O equipamento, que custa cerca de um milhão de libras esterlinas (aproximadamente R$ 7,4 milhões), também permite reduzir em 30% a dose de substância radioativa injetada nos pacientes, aumentando a segurança do procedimento.
As aplicações são vitais: a tecnologia tem sido usada para detectar numerosos microcoágulos sanguíneos em pessoas com covid prolongada e identificar coágulos maiores, como a embolia pulmonar.
Fabricação complexa e demanda crescente
Apesar de existir há décadas, a produção do CZT em escala industrial sempre foi um desafio monumental. A empresa britânica Kromek, com sede em Sedgefield, na Inglaterra, é uma das poucas organizações no mundo capazes de fabricar esse material crítico.
"Levou muito tempo desenvolvê-lo para que se tornasse um processo de produção em escala industrial", explica Arnab Basu, diretor-executivo e fundador da Kromek. Em suas instalações, 170 pequenos fornos operam em uma sala comparada a uma "fazenda de servidores".
Neles, um pó especial é aquecido, fundido e solidificado lentamente ao longo de semanas, formando uma estrutura cristalina perfeita. "Átomo por átomo, os cristais se reorganizam até ficarem completamente alinhados", detalha Basu.
O CZT atua como um sensor de altíssima precisão para fótons de raios-X e raios gama. Diferente das tecnologias anteriores de dois passos, o processo no CZT é digital e único, preservando informações cruciais como tempo e energia, o que permite criar até imagens espectroscópicas coloridas para diferenciar materiais e tecidos.
Aplicações que vão além da medicina
A versatilidade do CZT é extraordinária. Atualmente, scanners baseados nesse material já são utilizados para:
- Detecção de explosivos em aeroportos do Reino Unido.
- Escaneamento de bagagens despachadas em aeroportos dos Estados Unidos.
- Telescópios espaciais suspensos em balões de grande altitude, que captam raios-X de estrelas de nêutrons e buracos negros.
Para o pesquisador Henric Krawczynski, da Universidade de Washington em St. Louis, obter peças específicas de CZT com apenas 0,8 mm de espessura para seus telescópios é um grande desafio devido à alta demanda. "Gostaríamos de comprar 17 detectores novos. É realmente difícil encontrá-los tão finos", relata.
No Reino Unido, o centro de pesquisa Diamond Light Source, em Oxfordshire, está passando por uma grande modernização que incluirá detectores de CZT. O sincrotron, que acelera elétrons a velocidades próximas à da luz para gerar raios-X de altíssimo brilho, precisa desses sensores avançados para captar a radiação produzida a partir de 2030.
"Não faz sentido gastar todo esse dinheiro em melhorar essas instalações se não for possível detectar a luz que elas produzem", afirma Matt Veale, líder do grupo de desenvolvimento de detectores do Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas.
Com uma demanda global em ascensão e uma oferta ainda limitada a poucos fabricantes especializados, o CZT se consolida como um material estratégico para o futuro da imagiologia médica, da segurança pública e da pesquisa científica de ponta, prometendo ainda mais inovações nos próximos anos.
