Portugal - Projeto da Universidade de Coimbra recebe bolsa ERC para testar protótipo que deteta cianobactérias e bactérias patogénicas na água

Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) desenvolveu um protótipo que deteta cianobactérias e bactérias patogénicas na água. A nova ferramenta será testada no âmbito do projeto Porous sensors for real-time monitoring of water quality risks (PROTEGE), financiado pelo European Research Council (ERC), através de uma bolsa ERC Proof of Concept Grant. 

O financiamento, no valor de 150 mil euros, pretende valorizar e transferir para o mercado os resultados de investigação de excelência, previamente alcançados no âmbito do projeto Generating Energy from Electroactive Algae (GREEN).

De acordo com Paulo Rocha, professor da Departamento de Ciências da Vida (DCV) e coordenador dos projetos, a contaminação imprevisível de comunidades microbianas em ambientes aquáticos é uma preocupação global para os fornecedores de água potável e produtores aquícolas.

«Os custos associados ao tratamento de água potável, principalmente, causados pela proliferação excessiva de cianobactérias nocivas, podem ultrapassar os 150 milhões de euros, por ano, nos países europeus. O cenário agrava-se quando se consideram os ataques debilitantes de bactérias patogénicas em tanques de aquacultura, que geram perdas económicas globais superiores a 25 mil milhões de dólares. Em ambos os setores industriais, os custos de mitigação aumentam com o atraso na deteção microbiana», declara o também investigador do Centro de Ecologia Funcional (CFE) da FCTUC.

As soluções de monitorização da qualidade da água atualmente disponíveis baseiam-se, na sua maioria, em medições demoradas de frações de azoto e fósforo, temperatura e oxigénio dissolvido, ou na utilização da clorofila como indicador indireto. No entanto, estas abordagens ainda não permitem uma deteção eficaz e em tempo real da contaminação microbiana.

«No âmbito do projeto anterior, o GREEN, identificámos uma aplicação comercial promissora que, através de eletrofisiologia ultrassensível, permite uma deteção sem precedentes e em tempo real de microrganismos nocivos em ambientes aquáticos. Este avanço foi possível graças ao desenvolvimento de espumas de poliuretano condutoras porosas ultrassensíveis, que exploram uma área de elétrodo alargada, maximizando a sensibilidade à deteção microbiana», revela o especialista. 

Agora, «o principal objetivo do PROTEGE é demonstrar um protótipo funcional nas instalações dos parceiros industriais, capaz de detetar em tempo real cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água e bactérias patogénicas em tanques de aquacultura, bem como desenvolver um plano de negócio e a exploração para a comercialização da tecnologia, com um protótipo orientado para o mercado e equipado com telemetria em tempo real», conclui.

Coordenado pela FCTUC e com a colaboração da UC Business da Universidade de Coimbra, a empresa Seaculture do Grupo Jerónimo Martins, as Águas de Coimbra, o Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária, IP (INIAV) e o Instituto Pedro Nunes (IPN), este é um projeto multidisciplinar que destaca o bioempreendedorismo, uma disciplina lecionada pelo professor Paulo Rocha. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Investigadora da Universidade de Coimbra ganha bolsa do European Research Council

Inês Pereira, investigadora no Centro de Geociências do Departamento de Ciências da Terra (DCT) da Faculdade de Ciências da Universidade de Coimbra (FCTUC) acaba de conquistar um financiamento de 2,5 milhões de euros do European Research Council (ERC) para um período de cinco anos.

A Bolsa ERC Starting Grant vai ser aplicada no projeto FINGER-PT – Fingerprinting cold subduction and Plate Tectonics using key minerals, que tem início em janeiro de 2024 e visa desenvolver e testar novas ferramentas que permitam rastrear a evolução da tectónica de placas ao longo do tempo e, efetivamente, estabelecer quando é que tal dinâmica se iniciou.

«Apesar dos grandes esforços para compreender a evolução da tectónica de placas, ainda não sabemos exatamente quando é que esta incrível dinâmica começou a operar. Apenas sabemos que quando a Terra se formou há cerca de 4570 milhões de anos ela não existia e, hoje em dia, pelo menos desde há 1000 milhões de anos, existe», afirma Inês Pereira.

Segundo a investigadora do Centro de Geociências do DCT, esta bolsa permitirá a criação de dois novos laboratórios na FCTUC. Um dos espaços terá um instrumento único ao nível da Península Ibérica e para as Ciências da Terra, nomeadamente um sistema integrado de microscopia eletrónica de varrimento e espectroscopia Raman, enquanto o outro laboratório dará a possibilidade de trabalhar em geocronologia absoluta, a partir de um sistema acoplado de um laser e um espectrómetro de massa. Ambos irão ajudar a colmatar uma lacuna que existe a nível de acesso a este tipo de equipamento a investigadores da área das Ciências da Terra em Portugal.

«Para além de serem essenciais para a execução deste projeto, pretende-se que, a longo prazo, estes laboratórios se tornem uma referência nacional e internacional nas Ciências da Terra, e constituam uma excelente oportunidade para reforçar a formação dos nossos estudantes nas áreas da geoquímica e geocronologia», revela Inês Pereira.

A abordagem inovadora do FINGER-PT, explica a investigadora, «passa pela utilização de alguns minerais que tenham sido testemunhas da operação de zonas de subdução frias no passado da Terra. Tal só é possível através de uma análise detalhada e exaustiva do registo mineral, preservado em rochas sedimentares, utilizando ferramentas que nos permitam determinar a pressão, temperatura e idade de formação desses minerais. Um enorme desafio», conclui.

O projeto, que contará com o apoio dos professores Pedro Dinis (FCTUC) e Kenneth Koga (Université d’Orlèans), da investigadora Emilie Bruand (Geo-Ocean) e da equipa do Matteo Alvaro (Università di Pavia), decorrerá essencialmente na FCTUC, ainda que uma importante porção de trabalho venha a ser desenvolvido na Université d'Orlèans, em França. O FINGER-PT contempla ainda curtas estadias noutros institutos europeus e a realização de trabalho de campo em quatro continentes. Universidade de Coimbra - Portugal

Europa - Investigador da Universidade de Coimbra ganha bolsa do European Research Council

Mahmoud Tavakoli, diretor do Laboratório de “Soft and Printed Microelectronics” do Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), acaba de conquistar um financiamento de 2,8 milhões de euros do European Research Council (ERC) para um período de cinco anos.

A bolsa ERC Consolidator vai ser aplicada no projeto “Liquid3D - Eletrónica de matéria macia (soft-matter) bioinspirada impressa em 3D com base em compostos de metal líquido: ecológico, resiliente, reciclável e reparável”, que já está em curso e que visa fornecer liberdade de design aos cientistas, permitindo-lhes imprimir circuitos eletrónicos futuristas.

«A ideia é fazer uma transição da eletrónica rígida, quebradiça, poluente e dependentes de bateria para a eletrónica macia, resiliente, reciclável e autoalimentada. Neste contexto, o projeto Liquid3D desenvolverá uma série de compósitos imprimíveis sem sinterização inovadores baseados em metais líquidos, a fim de imprimir células funcionais em 3D para deteção, atuação, processamento e armazenamento de energia que estão emaranhados num sistema distribuído e de modo tridimensional», explica o investigador da FCTUC.

De acordo com Mahmoud Tavakoli, «o mais impressionante sobre estes sistemas é que permitirão um novo nível de bioinspiração em dispositivos produzidos pelo homem, o que ainda não é possível». Este projeto pretende ainda desenvolver compreensão fundamental e robótica leve de compósitos bifásicos baseados em metal líquido e métodos para reciclar os compósitos desenvolvidos.

«Os projetos ERC financiam ciência fundamental de alto risco e alto ganho. O meu objetivo é redefinir a eletrónica e a robótica», assume o investigador, concluindo que prevê «uma mudança fundamental nos materiais usados na eletrónica e na robótica e na maneira como serão feitos. Estamos a falar sobre uma série de materiais macios e autorrecuperáveis que podem ser impressos juntos, e também algum nível de bioinspiração nunca visto. Isso deve-se a uma variedade de novos materiais imprimíveis e tecnologias de impressão que permitiriam imprimir sensores, atuadores, baterias e circuitos eletrónicos lado a lado, semelhante ao que vemos na biologia».

O Liquid3D teve início este mês de janeiro e, com o financiamento agora obtido, vai permitir implementar três novos laboratórios na FCTUC, nomeadamente o Laboratório de Materiais Eletrónicos Impressos, que se destina a desenvolver novos materiais para a próxima geração de eletrónica e robótica; o Laboratório de Fabricação Digital, que pretende criar e validar tecnologias para fabricação aditiva dos materiais desenvolvidos; e o Laboratório de Microciência e Caracterização, no qual serão caracterizadas as propriedades elétricas, mecânicas e óticas dos materiais e sistemas produzidos .

A investigação de Mahmoud Tavakoli tem sido desenvolvida com o apoio do Programa Carnegie Mellon Portugal (CMU Portugal), onde está envolvido em diversos projetos de investigação nas áreas da eletrónica vestível, dispositivos eletrónicos flexíveis, produção de circuitos elásticos e têxteis eletrónicos para monitorização em saúde e biomarcadores digitais, entre outros. Esta participação tem permitido o contributo na sua investigação de equipas do “Soft Machines Lab”, um Laboratório da Carnegie Mellon University (CMU) especializado neste setor. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Investigador da Universidade de Coimbra ganha bolsa europeia de 1,9 milhões de euros para desvendar a dinâmica estrutural de motores moleculares

Sérgio Domingos, cientista da Universidade de Coimbra (UC), acaba de ganhar uma bolsa “Starting Grant”, no valor de 1,9 milhões de euros, atribuída pelo European Research Council (ERC).

Esta verba vai permitir desenvolver, durante os próximos cinco anos, uma estratégia experimental, inovadora, «para desvendar as formas tridimensionais de algumas moléculas chave no campo da nanotecnologia molecular, e entender a sua mecânica de funcionamento», afirma o investigador do Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC).

Essencialmente, o projeto distinguido pelo Conselho Europeu de Investigação, intitulado “MiCRoARTiS – Microwave Fingerprinting Artificial Molecular Motors in Virtual Isolation”, ambiciona desvendar «os segredos da mecânica estrutural de motores moleculares “construídos” pelo Homem, de forma a torná-los cada vez mais funcionais, mas também desenvolver a técnica de espectroscopia de micro-ondas para além do estado da arte, tornando-a cada vez mais útil nesta e noutras áreas do conhecimento, como na identificação de moléculas em partes distantes do universo (Astrofísica Molecular), ou no estudo de interações entre medicamentos e recetores moleculares do corpo humano (Química Medicinal)», destaca Sérgio Domingos.

Para tal, e graças ao financiamento obtido, vai ser criado, na Universidade de Coimbra, um laboratório de espectroscopia de micro-ondas de elevada performance, «uma infraestrutura única em Portugal», esclarece o investigador.

Sérgio Domingos diz ainda que «é um sentimento incrível ser selecionado num programa tão competitivo de ciência e ter a oportunidade de desenvolver este projeto na minha casa, a Universidade de Coimbra».

O Conselho Europeu de Investigação foi criado em 2007 pela União Europeia (UE) para financiar cientistas de excelência. As bolsas “ERC Starting Grant” são dirigidas a investigadores em início de carreira, possibilitando-lhes formar grupos de trabalho e desenvolver projetos em diferentes áreas científicas. Universidade de Coimbra - Portugal

Declarações do investigador Sérgio Domingos:

Internacional - Equipa de investigadores mediu o tamanho do núcleo do hélio com um nível de precisão sem precedentes

Investigadores da Universidade de Coimbra (UC), da Universidade de Aveiro e da Universidade Nova de Lisboa integram uma equipa internacional que mediu o raio do núcleo atómico do hélio com um nível de precisão sem precedentes. Os resultados são publicados amanhã, dia 28 janeiro, na prestigiada revista científica Nature.

As experiências utilizaram muões (partículas semelhantes aos eletrões e cerca de 200 vezes mais pesadas), e foram realizadas no Paul Scherrer Institut (PSI), Suíça, o único centro de investigação do mundo capaz de produzir uma quantidade suficiente de muões para esta investigação.

A seguir ao hidrogénio, o hélio é o segundo elemento mais abundante no universo. Cerca de um quarto dos núcleos atómicos que se formaram nos primeiros minutos após o Big Bang eram núcleos de hélio. Eles são constituídos por quatro blocos de construção: dois protões e dois neutrões. Do ponto de vista da física fundamental, é crucial conhecer as propriedades do núcleo do hélio para, entre outros, entender os processos de outros núcleos atómicos que são mais pesados que o hélio.

Tal como tinha acontecido com o protão, o conhecimento prévio sobre o núcleo de hélio provém de experiências com eletrões. Esta colaboração desenvolveu um novo método para a medição, utilizando muões em vez de eletrões, que permitiu determinar o tamanho do núcleo do hélio com uma precisão cerca de cinco vezes superior à das anteriores medições. De acordo com os resultados obtidos, o designado raio de carga médio do núcleo do hélio é 1,67824 fentómetros (há mil biliões de fentómetros num metro).

O conceito em que assenta a nova metodologia é simples: num átomo “normal” são eletrões que orbitam em torno do núcleo; nesta abordagem, os eletrões são substituídos por um muão, formando um átomo exótico, no presente caso o hélio muónico. O muão é considerado o irmão do eletrão, mas cerca de 200 vezes mais pesado. Um muão está muito mais fortemente ligado ao núcleo atómico do que um eletrão e orbita em órbitas cerca de 200 vezes mais próximas do núcleo. Consequentemente, o hélio muónico permite tirar conclusões sobre a estrutura do núcleo atómico e medir suas propriedades.

Este trabalho de investigação contou com a colaboração de 40 investigadores, provenientes da Alemanha, entre os quais se destaca T. W. Hänsch, prémio Nobel da Física de 2005, Suíça, França, Taiwan e Portugal. Cinco investigadores são do Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (Luís Fernandes, Fernando Amaro, Cristina Monteiro, Andreia Gouvea e Joaquim Santos, o coordenador), três são da Universidade NOVA de Lisboa (Jorge Machado, Pedro Amaro e José Paulo Santos, o coordenador) e dois são da Universidade de Aveiro (Daniel Covita e João Veloso, o coordenador).

A equipa portuguesa deu uma contribuição decisiva para o sistema de deteção dos raios-X emitidos pelos átomos muónicos, para o sistema de controlo e monitorização da experiência e para a teoria.

O mistério do raio do protão está a deslindar-se

Esta colaboração internacional já tinha medido o raio do protão em 2010 utilizando a mesma abordagem. Nessa altura, o valor medido diferia do obtido por outros métodos de medição que utilizavam eletrões. Falou-se de um mistério do raio do protão, e alguns especularam que uma nova física poderia estar por trás disso na forma de uma interação até então desconhecida entre o muão e o protão, diferente da interação entre o eletrão e o protão.

Desta vez, não há contradição entre o novo valor mais preciso e as medições efetuadas com os outros métodos. Tal torna improvável a explicação dos resultados recorrendo a “nova física” que vai além do modelo padrão. Além do mais, os valores obtidos nas recentes medições do raio do protão com eletrões aproximam-se do valor medido por esta colaboração com muões, em 2010. De certa forma, o enigma do mistério do raio do protão ainda existe, mas está lentamente a deslindar-se.

Várias aplicações

A medição deste trabalho pode ser utilizada em vários contextos. Os nucleões (constituinte dos núcleos) atómicos são mantidos juntos pela designada interação forte, uma das quatro forças fundamentais da física. Recorrendo à teoria que descreve a interação forte, conhecida como cromodinâmica quântica, os físicos podem prever o raio do núcleo do hélio e de outros núcleos atómicos leves com alguns protões e neutrões. O valor agora medido, com elevada precisão, do raio do núcleo de hélio coloca as previsões teóricas à prova e possibilita o teste de novos modelos teóricos da estrutura nuclear.

As medições do hélio muónico também podem ser comparadas com as que são obtidas em experiências em que são utilizados átomos e iões “normais”. Ao comparar os resultados obtidos com as duas abordagens, pode-se tirar conclusões sobre constantes naturais fundamentais, como a constante de Rydberg, a constante da Física que foi determinada com maior precisão, que está fortemente interligada com o tamanho do protão e que desempenha um papel importante na mecânica quântica.

Uma colaboração com uma longa tradição

Esta medição é o resultado de 20 anos de colaboração comprovada entre institutos de renome internacional, incluindo PSI, ETH Zurich, o Instituto Max Planck de Ótica Quântica em Garching, o Institut für Strahlwerkzeuge da Universidade de Stuttgart e o PRISMA + Cluster de Excelência na Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, bem como o Laboratório Kastler-Brossel em Paris, e as Universidades de Coimbra, de Aveiro e Nova de Lisboa, em Portugal, e a Universidade Nacional Tsing Hua, em Taiwan.

O trabalho foi financiado pelo European Research Council, pela Swiss National Science Foundation, German Research Foundation e Fundação para a Ciência e a Tecnologia, entre outros.

A versão online do artigo “The alpha particle charge radius from laser spectroscopy of the muonic helium-4 ion”, pode ser consultada aqui. Universidade de Coimbra - Portugal