Erro de calibração invalida artigos científicos publicados durante 40 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/07/2021

O professor Greczynski afirma que a persistência do erro pode-se dever à multiplicidade de revistas científicas e à baixa qualidade do processo de revisão por pares.
[Imagem: Thor Balkhed]

Espectroscopia de fotoelétrons por raios X

A espectroscopia de fotoelétrons energizados por raios X, mais conhecida por XPS, é a técnica mais usada para determinar a composição química dos materiais.

Mais de 12.000 artigos científicos são publicados todos os anos com base em análises de medições feitas com essa técnica, que se tornou o método padrão da ciência dos materiais.

Contudo, dois pesquisadores da Universidade de Linkoping, na Suécia, acabam de demonstrar que virtualmente todos esses artigos científicos podem ser simplesmente invalidados devido a um erro de medição durante o uso da técnica XPS.

Na verdade, não se trata exatamente de um erro propriamente da espectroscopia de fotoelétrons por raios X, mas do método de calibração do instrumento - mais ou menos como se você saísse medindo tudo e depois descobrisse que o metro está errado porque não foi aferido direito.

Curiosamente, quando a XPS foi desenvolvida, nos anos 1960, vários pesquisadores chamaram a atenção para a possibilidade desse erro. Depois disso, contudo, o conhecimento sobre o erro caiu no esquecimento, passando despercebido nos últimos 40 ou 50 anos - sem nunca ter sido corrigido.

"É um ideal em pesquisa, claro, que os métodos usados sejam examinados criticamente, mas parece que algumas gerações de pesquisadores não conseguiram levar a sério os sinais iniciais de que o método de calibração era deficiente. Esse foi também o caso por um longo tempo em nosso próprio grupo de pesquisa. Agora, no entanto, esperamos que a XPS seja usada com mais cuidado," disse o professor Grzegorz Greczynski.

Em vez de um ponto de referência preciso, o método de calibração produz valores arbitrários.
[Imagem: G. Greczynski et al. - 10.1038/s41598-021-90780-9]

Erro de calibração

A XPS foi desenvolvida durante a década de 1960 pelo professor Kai Siegbahn, na Universidade de Uppsala, na Suécia, para determinar a composição química dos materiais - o trabalho rendeu a Siegbahn o Prêmio Nobel de Física em 1981.

"O trabalho pioneiro que levou ao Prêmio Nobel não está em questão aqui. Quando a técnica foi desenvolvida inicialmente, o erro era comparativamente pequeno, devido à baixa precisão dos espectrômetros de calibração usados na época. Porém, como a espectroscopia se desenvolveu rapidamente e se disseminou para outros campos científicos, os instrumentos foram aprimorados a tal ponto que o erro subjacente se tornou um obstáculo significativo para o desenvolvimento futuro," detalhou o professor Lars Hultman.

O que Hultman e Greczynski descobriram é que a técnica original está sendo usada de forma errada, devido a uma suposição errada usada no processo de calibração do instrumento.

Ao calibrar um aparelho XPS, tipicamente se usa o sinal do carbono elementar que se acumula na superfície de uma amostra. Acontece que os compostos à base de carbono que são formados naturalmente por condensação na maioria das amostras dão origem a sinais que dependem do ambiente e do substrato ao qual estão fixados - em outras palavras, da própria amostra.

Isso significa que não se produz um sinal único, e o valor mais ou menos arbitrário que é lido e usado como referência para calibrar o instrumento de medição vai se acumulando, produzindo erros enormes.

"Nossos experimentos mostram que o método de calibração mais popular leva a resultados absurdos e o uso dele deve, portanto, ser interrompido. Existem alternativas que podem fornecer uma calibração mais confiável, mas estas exigem mais do usuário e algumas precisam de refinamento. No entanto, é igualmente importante encorajar as pessoas a criticarem os métodos estabelecidos em discussões de laboratório, no departamento de desenvolvimento e em seminários," concluiu Greczynski.

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