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Filmes Finos & Revelação de Impressões Digitais Latentes

Introdução As ciências forenses e criminais desempenham uma função essencial no sistema de justiça, ao fornecer informação científica fundamental para a investigação criminal e para os tribunais. O trabalho laboratorial em ciências forenses e criminais é direccionado para o reconhecimento, identificação e avaliação de vestígios físicos, nomeadamente impressões digitais, recorrendo a um conjunto de ciências, em particular à Ciência de Materiais. Este importantíssimo campo científico, sendo o resultado da sinergia de diferentes campos do saber, representa actualmente uma área disciplinar própria, leccionada ao nível do 1º e 2º ciclo universitário nos países mais desenvolvidos. No entanto, apenas uma pequena parte de todos os vestígios digitais presentes em locais de crime é detectada, pelo que a investigação com vista a melhorar e desenvolver métodos de detecção e revelação de vestígios lofoscópicos assume um papel crucial no campo das ciências forenses. As impressões digitais denunciam a existência de cristas dermopapilares que são características únicas de cada indivíduo e não sofrem alterações ao longo da vida. Estas são deixadas nas superfícies devido aos resíduos (suor, gordura, aminoácidos e proteínas) presentes na pele dos dedos, ficando impressa na superfície a morfologia das cristas e sulcos, podendo ser visíveis ou invisíveis. As impressões invisíveis, designadas impressões digitais latentes, são as mais problemáticas uma vez que é necessário recorrer a métodos de revelação de modo a permitir a sua visualização. As linhas descritas pelas cristas dermopapilares apresentam pontos característicos que possibilitam a sua identificação por comparação com impressões digitais de indivíduos com cadastro compiladas num banco de dados digital.

A identificação através das impressões digitais continua a ser a mais utilizada para efeitos de investigação criminal. Para além do recurso a métodos ópticos, existem diversos métodos físicos, físico-químicos e químicos que permitem a revelação de impressões digitais latentes em diferentes superfícies. Devido ao elevado número de factores internos (natureza da superfície, dador, etc.) e externos (temperatura, humidade, etc.) que vão afectar a detecção e revelação de impressões digitais latentes, nenhum método é considerado ideal, pois consoante o tipo de factores presentes existem métodos mais ou menos adequados.

O método ideal não existe, pelo que para cada caso é importante avaliar a situação para escolher o método ou a combinação de métodos mais promissores e consequentemente aquele ou aqueles que permitirão obter melhores resultados.

O trabalho proposto tem por objectivo a utilização da técnica de pulverização catódica magnetrão (processo físico em fase de vapor) de modo a permitir a revelação de impressões digitais latentes através da deposição preferencial de elementos metálicos nas cristas das impressões digitais. De modo a assegurar a deposição preferencial dos elementos metálicos nas cristas das impressões digitais, os átomos deverão atingir o substrato com energia e velocidade reduzidas ' átomos termalizados.

Além do propósito principal do trabalho - revelar impressões digitais latentes - o método utilizado permite que as amostras reveladas possam funcionar como base de dados, pois o próprio filme funciona como capa protectora impedindo a deterioração das impressões e fixando possíveis vestígios, que poderão posteriormente ser analisados. O depósito de um filme muito fino não compromete a existência de partículas reveladoras (drogas, explosivos) nas impressões digitais. Outra vantagem do método em estudo reside no facto da pulverização catódica ser uma técnica ambientalmente benigna e pouco agressiva para os utilizadores, ao contrário de outras técnicas utilizadas para a detecção e revelação de impressões digitais, tal como o método dos pós.

O trabalho de investigação decorreu no Grupo de Nanomateriais e Microfabricação do Centro de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra, cujos membros possuem uma vasta experiência na modificação de superfícies por pulverização catódica.

A primeira fase do trabalho consistiu na selecção dos alvos metálicos e dos substratos a utilizar no equipamento de pulverização catódica. Assim, com base na pesquisa bibliográfica efectuada e nos alvos disponíveis, foram seleccionados os seguintes materiais metálicos: cobre e ouro. Para substrato foi seleccionado um material metálico, uma vez que na bibliografia consultada a pesquisa sobre este tema recaiu em substratos de materiais poliméricos, e além disso, os materiais metálicos são frequentemente encontrados em locais de crime e neste tipo de superfície os métodos de detecção e revelação de impressões digitais ditos convencionais não são tão eficazes como noutras superfícies. O material metálico seleccionado foi um aço inoxidável austenítico 316 L (AISI [a]) recozido e polido de um dos lados. Em algumas deposições também foram utilizados substratos de silício. Após a selecção dos materiais a utilizar neste estudo, filmes finos de cobre e ouro foram depositados de forma sistemática sobre substratos metálicos onde foram colocadas intencionalmente impressões digitais, com vista à optimização dos parâmetros de deposição (pressão de deposição, potência aplicada ao alvo e tempo de deposição). Feita a optimização dos parâmetros e estipuladas as condições óptimas de deposição foi estudada a influência de alguns factores na qualidade da revelação das impressões digitais: idade das impressões digitais, dador e teor sebáceo.

Para tal, foram depositados filmes finos em substratos cujas impressões digitais não eram frescas (mais que um dia) e pertenciam a diferentes dadores.

A qualidade da revelação das impressões digitais foi avaliada visualmente e com recurso à microscopia óptica e electrónica, enquanto que a morfologia e topografia dos filmes finos de cobre e ouro foram analisadas por microscopia electrónica de varrimento e perfilometria tridimensional, respectivamente.

O presente trabalho é composto por 3 capítulos, seguidos das principais conclusões decorrentes da investigação desenvolvida. No primeiro capítulo é efectuada uma breve revisão sobre vestígios lofoscópicos. Após uma nota histórica introdutória, é feita uma primeira abordagem às impressões digitais incluindo algumas noções de lofoscopia. Por fim, os principais métodos de detecção e revelação utilizados nos laboratórios forenses são referenciados. No segundo capítulo são apresentados os materiais, técnicas, equipamentos e condições utilizados ao longo do trabalho. A técnica de pulverização catódica, pouco familiar entre os cientistas forenses, é sucintamente descrita. Os resultados e discussão dos mesmos constam do terceiro capítulo.

1. Breve Revisão sobre Vestígios Lofoscópicos e sua Revelação A Lofoscopia (do grego lophos + scopia - colina + observação) tem por objecto o estudo pormenorizado dos desenhos da pele dos dedos, da palma das mãos e da planta dos pés, com o fim de identificar o indivíduo. Lofoscopia é, portanto, a Ciência que estuda a identificação do ser humano através das suas impressões dermopapilares [1]. Estes desenhos são perenes e imutáveis, isto é, permanecem invariáveis desde o sexto mês de gestação até à putrefacção da derme, não podendo ser modificados voluntariamente. Além disso, são infinitamente diversiformes, já que são característicos de cada indivíduo. Com efeito, as impressões digitais e o ADN (ácido desoxirribonucleico) são as únicas características humanas que são únicas para cada indivíduo [2].

A análise de impressões digitais continua a ser o método de eleição na identificação de indivíduos para efeitos de investigação forense e criminal. A identificação pessoal através de impressões digitais é baseada em 2 critérios [3]: i)      Os padrões das cristas presentes nas impressões digitais diferem de indivíduo para indivíduo e ainda de dedo para dedo; ii)    Estes padrões mantêm-se inalteráveis durante toda a vida do indivíduo.

1.1 ' Perspectiva Histórica [4-6] Há muito tempo atrás que se suspeitava que a unicidade das impressões digitais poderia servir como método de identificação de indivíduos. Na antiguidade, na China e Babilónia, foram encontradas impressões digitais em placas de argila usadas como assinatura nas transacções comerciais. No século XIV, na Pérsia, os documentos ditos do governo continham impressões digitais como assinatura [2].

A partir de metade do século XIX, técnicas alternativas de identificação pessoal foram ganhando espaço entre os investigadores criminais. Entre elas uma ficaria para a história: a impressão digital. As marcas das mãos e dos dedos já eram utilizadas como uma espécie de assinatura, principalmente nas colónias do então vasto império britânico. Em 1858, o administrador inglês William Herschel fazia com que os seus empregados assinassem contratos com a marca das suas mãos molhadas em tinta. Em 1877, o microscopista americano Thomas Taylor, que trabalhava no departamento de agricultura dos Estados Unidos, sugeriu, pela primeira vez, que os traços das mãos fossem utilizados para identificar criminosos. A sua ideia foi publicada no American Journal of Microscopy and Popular Science, mas não obteve grande repercussão. Foi apenas em 1880 que o médico britânico Henry Faulds apresentou oficialmente um método de identificar as pessoas por meio das marcas existentes nos dedos. Publicado na revista científica inglesa Nature, o estudo de Faulds é considerado o marco inicial da técnica de dactiloscopia (ramo da lofoscopia que estuda as impressões dos dedos) [4]. Radicado no Japão, Faulds começou a ter interesse pelas impressões digitais por acaso. Observando cerâmicas antigas num museu de Tóquio, ele detectou marcas de dedos que ficaram impressas na superfície do pote durante milhares de anos. Comparando com as marcas deixadas pelos seus próprios dedos, Faulds percebeu que elas eram diferentes. Parecidas no conjunto, mas muito particulares nos detalhes. Assim, enviou as suas conclusões ao famoso biólogo britânico Charles Darwin, este enviou-as ao seu primo cientista Francis Galton.

Foi ele quem tornou a análise das impressões uma ciência, desde que percebeu que os traços das impressões digitais possuíam características únicas em cada indivíduo, jamais se repetiam e eram mantidos inalterados durante toda a vida [4]. Além disso, Galton classificou as linhas das pontas dos dedos em três tipos básicos: arcos, laços e espirais; num sistema cujos princípios perduram até hoje.

Em 1901, o investigador inglês Edward Henry criou o departamento de identificação por impressão digital da Scotland Yard, a polícia inglesa que ficou famosa, entre outras coisas, por contar com os préstimos do fictício Sherlock Holmes, personagem de Arthur Conan Doyle que, não por acaso, andava sempre com uma lente de aumento. Foi a primeira iniciativa de se fazer um banco de dados com as impressões digitais de criminosos para serem comparadas com as marcas deixadas nos locais do crime. Os investigadores da Scotland Yard perceberam que era inevitável que os criminosos deixassem as suas marcas (vestígios lofoscópicos). Foi em 1901 que as impressões digitais foram pela primeira vez aceites como prova em tribunal, tendo sido adoptado o sistema de identificação por impressões digitais em Inglaterra e no País de Gales [5].

Em 1911, o advogado criminalista francês Edmond Locard propôs que 12 pontos característicos coincidentes bastavam para identificar uma impressão digital.

Hoje, cada país adopta um número diferente de pontos para a identificação positiva [4].

Em mais de um século de uso, o método obteve sucessos históricos, mas também cometeu erros grotescos. Desde a descoberta, evoluiu muito e, hoje, diversas polícias no mundo usam um Sistema Automatizado Integrado de Identificação de Impressão digital (IAFIS[b]). O IAFIS é composto de dois subsistemas que processam buscas, armazenam e recuperam informação das bases de dados: o subsistema de armazenamento e recuperação de imagens e o subsistema de processamento de buscas. Nos estados unidos, o FBI tem um banco digital com mais de 54 milhões de impressões digitais de pessoas com cadastro [4,6].

1.2 ' Impressões Digitais Observando os dedos é visível um conjunto de altos, designados por cristas dermopapilares (nervuras ou linhas), que desenham diferentes padrões. A impressão digital é a representação gráfica do conjunto de cristas e sulcos observados na última falange. Na figura 1.1 é apresentado o pormenor das cristas dermopapilares e a estrutura da pele. Estas cristas funcionam como antiderrapantes; se as nossas mãos (e também os pés) fossem lisos os objectos escorregavam com muito maior facilidade.

Figura  1.1 ' Estrutura da pele [7].

Quando se toca numa superfície são deixados resíduos de gordura, suor, aminoácidos e proteínas. São esses resíduos que permitem obter as impressões digitais. As impressões digitais são depositadas nas superfícies de uma forma mais ou menos contínua de acordo com a morfologia das cristas e contêm uma grande variedade de químicos. A espessura dos resíduos que são depositados nas superfícies é de apenas poucos micrómetros, e após um período de 1-2 meses ocorre secagem e evaporação dos químicos presentes [8]. As impressões papilares podem ser formadas de forma distinta [3]: i)    Impressão moldada ' por decalque do dedo numa superfície macia (pomada, cera, etc.) ou assentamento numa substância que possa aderir às cristas (poeira, tinta e verniz frescos, etc.) é possível formar uma impressão; ii)   Impressão visível ' as cristas papilares de um dedo contaminado com um material colorido (tinta, sangue, poeira) têm a propriedade de se reproduzir desde que postas em contacto com uma superfície adequada; iii)   Impressão latente ' quando um dedo toca numa superfície, os poros das cristas dermopapilares depositam resíduos (segregações) de transpiração. Estes resíduos consistem maioritariamente em água (99%) e o restante em sais inorgânicos (NaCl) e substâncias orgânicas (ureia). O suor dos dedos faz com que as cristas sejam reproduzidas se forem apoiadas em superfícies aptas, resultando impressões invisíveis ou fracamente visíveis à luz directa, por não haver contraste entre a matéria das impressões e a cor do seu suporte.

De entre os 3 tipos de impressões possíveis de encontrar em locais de crime, as marcas latentes são as mais comuns e as mais problemáticas. A aplicação de técnicas ópticas, químicas, físicas e físico-químicas é necessária para a sua visualização. Os vestígios lofoscópicos são frequentemente encontrados fragmentados, distorcidos, manchados, o que dificulta a sua visualização. Tem de se ter em conta que são muitos os factores que influenciam a qualidade da impressão digital latente (elasticidade da pele, pressão exercida, natureza da superfície, etc.), fazendo com que esta seja diferente da impressão digital padrão depositada sob condições controladas para efeitos comparativos.

Sendo os vestígios lofoscópicos latentes constituídos normalmente por uma mistura de secreções naturais de várias glândulas na pele, podem ser também muitas vezes contaminados por outras substâncias existentes no ambiente e que ficam agarradas à pele dos indivíduos [9]. Factores tais como a temperatura, a exposição à luz e à água e a humidade relativa alteram a natureza química e física de um vestígio digital [9]. Assim, a qualidade da revelação dos vestígios lofoscópicos latentes depende de vários factores: quantidade de suor, gordura, secreções presentes, natureza da superfície, temperatura, humidade, pressão exercida, etc. [10,11].

De acordo com o sistema de classificação de Edward Henry, as impressões digitais podem ser agrupadas nos 3 tipos básicos representados na figura 1.2: laços, espirais e arcos.

Figura  1.2 ' Linhas padrão básicas das impressões digitais: a) Laços; b) Espiral; c) Arco [12].

Cada um destes padrões tem pontos característicos que servem para classificação e identificação das impressões digitais. Com efeito, as linhas de uma impressão digital nem sempre são contínuas nem independentes umas das outras; isto é, bifurcam, convergem, são interrompidas ou estão simplesmente reduzidas a um ponto. Estas particularidades ou acidentes morfológicos das linhas papilares, são os chamados pontos característicos, dos quais se destacam os pontos esquematizados na figura 1.3. Os padrões tipo arco não apresentam nenhum centro, nem delta, como os padrões tipo laço e espiral.

Figura  1.3 ' Características típicas de impressões digitais em laço e espiral [12].

Para que uma impressão digital tenha valor identificativo, não é necessário que represente toda a superfície digital; a parte ou fragmento que for reproduzido deve apresentar um número suficiente de pontos característicos. Além dos pontos característicos de cada padrão, na identificação das impressões digitais é tido em conta o posicionamento relativo dos vários pontos característicos. Existe alguma divergência no que respeita ao número de pontos característicos coincidentes para se poder afirmar a identidade entre duas impressões. No entanto, a prática continuada ao longo de muitos anos tem demonstrado que dez coincidências sem dissemelhanças morfológicas ou topográficas são suficientes para assegurar que duas impressões digitais foram produzidas por igual região papilar de uma mesma pessoa [1]. Em Portugal, são necessários 13 pontos característicos coincidentes para identificação positiva. A forma e distribuição dos poros existentes nas cristas tem igualmente valor identificativo, mas a resolução das imagens dos vestígios lofoscópicos nem sempre é adequada. Entre 20 a 40 poros coincidentes deverão ser suficientes para determinar a identidade de um indivíduo [7]. No entanto, a informação contida a este nível ainda não é considerada pelo sistema de identificação IAFIS.

Mais de 1 século depois, desde que foi adoptado o sistema de identificação legal por impressões digitais, a detecção e identificação das impressões digitais ainda continua a ser a técnica mais usada nas investigações criminais, por serem consideradas assinaturas biométricas, únicas e invariáveis, de um indivíduo.

1.3 ' Detecção e Revelação de Vestígios Lofoscópicos Latentes Apesar de existirem muitos métodos usados pela polícia para detectar impressões digitais, existe um grande grupo de superfícies em que nenhum dos métodos é adequado. Para que sejam desenvolvidas novas técnicas é essencial que as propriedades físicas e químicas das impressões digitais sejam conhecidas, uma vez que, a detecção das mesmas é baseada na exploração das diferenças entre a natureza física e química das impressões digitais e as superfícies subjacentes.

A preservação dos vestígios lofoscópicos latentes é crucial para o exame eficaz de objectos em, e provenientes, dos locais do crime. Isto significa que se deve ter especial cuidado no manuseamento e empacotamento desses elementos de modo a evitar danos nos vestígios lofoscópicos existentes.

Para seleccionar qual o melhor método e sequência a adoptar deve ter-se em conta, em primeiro lugar, a superfície em que vão ser revelados os vestígios lofoscópicos. Se um método falhar, outro poderá ter êxito. Quando são utilizados vários métodos deve ser seguida a sequência correcta uma vez que, se for utilizado em primeiro lugar o método errado, este poderá danificar os vestígios latentes que poderiam ter sido revelados por outro método. Os vestígios revelados devem ser fotografados ou cobertos, conforme o caso, antes do tratamento seguinte. Sempre que possível, devem ser aplicados localmente tratamentos separados. Todos os vestígios úteis devem ser fotografados depois de cada processo, uma vez que poderão ser danificados ou destruídos por um tratamento posterior [9]. Uma variedade de técnicas tem sido usada para melhorar a visibilidade das impressões digitais latentes. Para além do recurso a métodos ópticos, existem diversos métodos químicos, físico-químicos e físicos que permitem a revelação de vestígios lofoscópicos latentes. A escolha do(s) método(s) mais adequado(s) depende de vários factores, como sejam, a natureza da superfície, a presença de contaminantes e factores ambientais. Alguns destes métodos são de seguida sucintamente descritos, pondo em evidência as suas principais vantagens e desvantagens.

1.3.1 ' Métodos Ópticos Exame por Fluorescência.

A fluorescência é a propriedade que alguns químicos possuem de serem capazes de absorver a luz de uma cor específica e de, em seguida, converterem alguma desta energia absorvida, em luz de uma cor diferente de maior comprimento de onda. O tempo que medeia entre a absorção e a emissão é apenas uma fracção de segundo, de modo que quando a luz iluminante é retirada, a emissão aparentemente pára [9]. Alguns dos constituintes químicos que aparecem nas impressões digitais, bem como algum tipo de contaminação decorrente do ambiente e, subsequentemente, depositados nas impressões digitais, fluorescerão com iluminação adequada [9,13]. Esta fluorescência poderá ser visível à vista ou poderá ocorrer nas gamas de infra vermelho (IV) ou ultra violeta (UV) onde são necessários outros tipos de detectores. Habitualmente, a superfície a ser examinada é iluminada com luz visível de baixo comprimento de onda (azul, verde) e/ou ultravioleta. A superfície é, então vista através de filtros que transmitem luz apenas de um comprimento de onda. Poderão ser utilizados tratamentos que façam com que as impressões digitais fluoresçam de uma forma mais intensa [9].

1.3.2 ' Métodos Químicos Ninidrina A ninidrina é uma substância que é apresentada sob a forma de cristais branco/ esverdeado e reage com o componente dos aminoácidos presentes nos resíduos deixados pelas impressões digitais (secreção écrina), dando um produto de cor púrpura conhecido por púrpura de Ruhemann [8,9,11]. As reacções químicas envolvidas são complexas e, como resultado, as condições de revelação precisam de ser controladas. O método é muito eficaz para a revelação de vestígios lofoscópicos em superfícies porosas, tais como o papel [9]. A revelação com ninidrina pode ser afectada por factores como a temperatura, humidade, pressão exercida pelo dedo na superfície de contacto, tempo de contacto e quantidade de suor transferido. Actualmente existem reagentes que actuam de modo idêntico à ninidrina.

1.3.3 ' Métodos Físico-Químicos Evaporação de cianoacrilato O cianoacrilato líquido forma um vapor que reage com certos componentes de uma impressão digital. O vapor é polimerizado selectivamente nas cristas dermopapilares formando um polímero branco [9]. As impressões digitais gordurosas (com elevado componente sebáceo) parecem ser particularmente sensíveis ao vapor de cianoacrilato. Esta técnica é eficaz na maioria das superfícies não porosas, em especial as plásticas [9]. O contraste produzido por impressões digitais reveladas com esta técnica pode ser melhorado pela aplicação de um agente corante ou luminescente.

Deposição Multimetal (MMD[c]) O uso de ouro coloidal no domínio das ciências forenses, nomeadamente como método de detecção de impressões digitais latentes, foi introduzido por G.

Saunders em 1989 [14]. Esta técnica, designada deposição multimetal, compreende dois estágios: i) imersão do objecto a tratar numa solução coloidal de ouro (componente activo); ii) reforço das impressões detectadas através do uso de um revelador físico. Posteriormente este método foi optimizado por P. Margot e seus colaboradores [14,15]. A vantagem deste método reside na sua sensibilidade, particularmente com impressões digitais antigas. Acresce ainda o facto de poder ser utilizado em diferentes superfícies, porosas e não porosas. No entanto, a deposição multimetal requer um elevado número de banhos e reagentes, traduzidos por um trabalho aturado e por um elevado custo.

Recentemente, impressões digitais reveladas por este método têm sido observadas por microscopia electroquímica de varrimento [16,17].

1.3.4 ' Métodos Físicos Revelação por Pós O método dos pós utiliza reagentes sólidos, sob a forma de pós que aderem às substâncias transmitidas por meio das cristas dermopapilares, uma vez que estas têm propriedades de aderência superiores às da superfície que suporta os vestígios lofoscópicos [3,18]. O pó considerado ideal para a revelação de impressões digitais deve aderir unicamente aos resíduos deixados pela impressão, os quais dão informação sobre as características padrão que a identificam. Desde o início do século XX, este método tem sido muito usado na revelação de impressões digitais latentes [3]. Existem vários tipos de pós (magnéticos, fluorescentes, etc.) para a revelação de vestígios latentes, dos quais se tem destacado o pó de alumínio aplicado com uma escova fina de fibra de vidro [3,18]. Com vestígios recentes, o componente aquoso do vestígio contribui de uma forma significativa para adesão dos pós, enquanto que, com vestígios mais antigos, os pós aderem, principalmente, aos depósitos gordos do suor sebáceo. A eficácia deste método é variável, dependendo da natureza química e física do pó, do tipo de aplicador e dos cuidados e perícia do operador. A maior parte dos dados disponíveis indica que, em muitas circunstâncias os pós em flocos são mais sensíveis do que outro tipo de pós.

Inicialmente a escolha dos pós e os modos de aplicação foram feitos de modo ad hoc. Posteriormente, foram desenvolvidos estudos com o objectivo de estabelecer o mecanismo de adesão dos pós às cristas dermopapilares, permitindo o desenvolvimento de modos de aplicação dos pós menos interactivos do que o uso de escovas convencionais [3]. Com efeito, a aplicação dos pós com escova (pincel) pode danificar mecanicamente as cristas das impressões digitais [8].

Os vestígios revelados por pós podem ser transplantados com fita adesiva transparente adequada para lamelas de vidro, para papel fotográfico contrastante com o pó utilizado ou para folhas de mica transparente, para posterior triagem e fotografia em instalações adequadas [9].

Deposição de Metais em Vácuo (VMD[d]) A deposição de revestimentos finos ou filmes sobre um material tem por finalidade alterar as suas propriedades superficiais. O desenvolvimento das técnicas de deposição tem permitido que o leque de aplicação abranja áreas tão diversificadas como a indústria mecânica, a (micro)electrónica, biomedicina, e neste caso as ciências forenses. Com efeito, através da deposição em vácuo é possível revelar impressões digitais latentes. A deposição de um filme sobre a impressão digital permite igualmente fixar vestígios de explosivos ou estupefacientes que posteriormente poderão ser analisados. O uso de técnicas de espectroscopia na análise de vestígios de drogas e explosivos nas impressões digitais latentes possibilita a obtenção de informação inteligente e estilo de vida sobre o dador da impressão [19]. A detecção de impressões digitais com rastreio de explosivos ou estupefacientes constitui uma vantagem do método de deposição de metais em vácuo relativamente a outros métodos de revelação que destroem estes vestígios. Quando o objectivo é produzir filmes de reduzida espessura, sem aquecimento significativo do substrato, as técnicas de deposição em fase de vapor (PVD[e]) são as mais adequadas [20]. De entre estas técnicas destacam-se a evaporação e a pulverização catódica de metais puros, cuja utilização, sobretudo da primeira, na revelação de impressões digitais tem sido referenciada na literatura [10,21-25].

Evaporação A técnica de evaporação de metais em vácuo tem sido usada desde meados da década de 70 nos laboratórios forenses para revelação de vestígios lofoscópicos latentes em superfícies não porosas, tais como plásticos [10,21]. Esta técnica é considerada mais sensível que a evaporação de cianoacrilato, a qual é frequentemente utilizada na revelação de vestígios latentes em superfícies não porosas. A maior sensibilidade da técnica de evaporação em vácuo, face à evaporação de cianoacrilato, é especialmente evidente quando os vestígios são antigos ou tenham sido expostos a condições ambientais adversas [22-24]. A evaporação não tem sido largamente usada na detecção e revelação de vestígios lofoscópicos latentes devido aos elevados custos do equipamento e manutenção, e à necessidade de técnicos habilitados de modo a garantir o funcionamento adequado do equipamento e permitir a optimização das condições de deposição [22,23].

O método de evaporação em vácuo tem por base uma propriedade invulgar dos elementos metálicos do grupo 12 da tabela periódica: zinco, cádmio e mercúrio [24]. Em vácuo, os átomos destes metais não se depositam em superfícies não metálicas, a não ser que uma das seguintes condições ocorra [23,24]: i)   a superfície está a temperaturas muito baixas (abaixo de -100ºC); ii)  a superfície apresenta à partida locais de nucleação de outro metal.

Assim, o método de revelação por evaporação envolve a deposição de ouro seguida da deposição de zinco (ou cádmio) sob vácuo [22-24]. Os locais de nucleação do ouro têm a forma de pequenos aglomerados (clusters) e são geralmente considerados os mais adequados para preparação da superfície, quando é utilizado o zinco na segunda deposição [24].

O primeiro estágio desta técnica consiste na deposição de uma fina camada de ouro em toda a superfície à excepção das cristas das impressões digitais onde a deposição é inibida devido à presença de gordura e suor [3,8]. O ácido esteárico, um dos componentes das impressões digitais, é conhecido por inibir a condensação de ouro [8]. De seguida, é depositada uma camada mais espessa de zinco ou cádmio de modo a revelar as impressões digitais pela negativa, já que estes metais apenas crescem nos locais onde existem núcleos de ouro, ou seja, em toda a superfície excepto nas cristas das impressões digitais [22-24]. As cristas ficam transparentes enquanto o fundo da superfície, incluindo os vales entre elas, ficam cobertos por uma camada de zinco ou cádmio. A camada de ouro que é formada no primeiro estágio do processo é extremamente fina e descontínua. A estrutura e espessura do filme de ouro (o tamanho, a forma e a densidade dos clusters de ouro) são determinantes para o tipo de ligação do zinco à superfície e consequentemente influenciam a qualidade de revelação [23].

Pulverização Catódica A pulverização catódica (sputtering em inglês) é uma técnica de deposição em fase de vapor, que ocorre a pressões mais elevadas e com velocidades atómicas inferiores quando comparada com a evaporação. Dependendo das condições de deposição adoptadas, sobretudo da pressão e da potência/corrente, os átomos ejectados do alvo podem ficar termalizados, ou seja, apresentar energia e velocidade muito baixas ao atingir o substrato.

Até ao momento a bibliografia sobre revelação de impressões digitais através da técnica de pulverização catódica é escassa. De facto, na literatura disponível apenas foi encontrado um artigo. K. Kent e M. Stoilovic [25] demonstraram que ocorre deposição preferencial nas cristas das impressões digitais utilizando a técnica de pulverização catódica em corrente contínua, embora não apresentando nenhuma explicação teórica para o sucedido. O método foi usado com sucesso na revelação de impressões digitais latentes depositando filmes metálicos sobre substratos de polietileno. Neste trabalho foram testados 4 alvos metálicos puros: cobre, zinco, platina e ouro. Para limitar ao máximo o número de variáveis, só foi usado um dador e o dedo escolhido foi o médio. As impressões digitais foram colocadas no interior de sacos (12 cm x 10 cm) de polietileno para evitar contaminação [25]. Após revelação as impressões digitais foram observadas e fotografadas.

Algumas fotografias das impressões digitais reveladas foram tiradas com uma ampliação de 50 x, para mostrar a deposição preferencial em maior detalhe. Na figura 1.4 é possível confirmar que cada um dos metais é depositado preferencialmente ao longo das cristas, de forma nem sempre homogénea e mostrando claramente os poros [25].

Figura  1.4 ' Fotografias de impressões digitais reveladas utilizando: a) cobre; b) ouro [25].

A comparação entre as revelações utilizando filmes produzidos a partir dos 4 alvos permitiu concluir que a platina e o ouro apresentavam melhores resultados face ao cobre e ao zinco, embora todos eles possibilitassem a revelação de impressões digitais frescas (recentes). Seguidamente, foram estudadas impressões com 1 mês utilizando filmes de ouro e platina, apresentando os últimos melhores resultados [25]. Por último, a deposição de filmes de platina foi comparada com um dos métodos mais comuns: evaporação de cianoacrilato, para a revelação de impressões digitais com 1 ano de idade. Mais uma vez, a revelação através da deposição de um filme fino de platina se revelou mais eficaz. Este resultado foi justificado pelo facto de na pulverização catódica as impressões digitais serem reveladas por átomos de platina, ao invés da evaporação de cianoacrilato que revela as mesmas através de moléculas de cianoacrilato. Tendo os átomos de platina dimensões muito inferiores quando comparados com as moléculas de cianoacrilato é esperado que consigam detectar quantidades inferiores de resíduos e segregações [25]. Apesar dos resultados apresentados serem promissores e ao contrário do que era proposto, até à data este trabalho não teve continuidade.

Apesar de todas as técnicas existentes, subsiste a necessidade de serem desenvolvidos novos e mais eficientes métodos de detecção de impressões digitais latentes [26]. Neste contexto, recentemente têm surgido na literatura referências ao uso de nanopartículas na detecção e revelação de vestígios lofoscópicos latentes [2,26-29]. As nanopartículas têm dimensões muito inferiores às partículas convencionais usadas na detecção de impressões digitais, as quais têm tamanhos da ordem de 1-10 μm [26]. Com efeito, o actual desenvolvimento dos nanomaterais e nanotecnologias tem também repercussões no campo das ciências forenses e, no futuro, poderá contribuir de forma decisiva na detecção de vestígios lofoscópicos. Contudo, a implementação de técnicas com base em nanotecnologia na resolução de casos forenses rotineiros requer ainda mais pesquisa e investigação. De salientar que o desenvolvimento de nanomateriais levanta muitas questões ainda por responder e preocupações quanto às suas consequências para o ambiente e saúde humana.

Na literatura recente, tem sido feita referência ao uso de nanopartículas de ouro, prata, óxidos de zinco e titânio, selenieto de cádmio e sulfureto de zinco utilizando diferentes abordagens, das quais se destacam a deposição multimetal e a observação directa com luz ultravioleta [26-29].

2.Materiais e Métodos Neste capítulo são apresentados os materiais utilizados, assim como as técnicas e os procedimentos experimentais referentes à deposição e à caracterização dos filmes finos utilizados na revelação de vestígios lofoscópicos.

2.1 ' Materiais Na técnica de pulverização catódica é designado por alvo o material a partir do qual vai ser depositado um filme sobre uma fase condensada que fisicamente o vai suportar e que é designado por substrato [30]. O alvo e o substrato funcionam como eléctrodo negativo e positivo, respectivamente.

2.1.1 ' Alvos Na deposição dos filmes finos foram usados alvos metálicos puros, de cobre (pureza 99,95 %) e de ouro (pureza 99,95 %), ambos com um diâmetro de 50 mm.

Para cada alvo houve necessidade de seleccionar as condições de deposição mais adequadas.

2.1.2 ' Substratos Neste trabalho foram utilizados 2 tipos de substrato, aço inoxidável 316L (AISI [f]) e silício. O aço foi utilizado como substrato na revelação de impressões digitais, já que em superfícies metálicas os resultados da revelação de vestígios lofoscópicos por técnicas mais convencionais nem sempre são satisfatórios [9]. A composição química do aço 316L em peso é Fe/ Cr 18/ Ni 10/ Mo 3 e este foi fornecido pela Goodfellow, em lâminas com dimensões de 90 x 210 mm, com uma espessura de 0,9 mm. O aço já estava recozido e polido numa das faces. O silício foi usado como substrato na optimização dos parâmetros de deposição e de modo a permitir a utilização de algumas técnicas de caracterização, para as quais a rugosidade do aço era demasiado elevada.

Todos os substratos (aço e silício) foram limpos em banhos de ultra-sons, sucessivamente em acetona e álcool, e posteriormente secos em corrente de ar quente. Em alguns substratos de silício foi colocada uma gota de nitreto de boro no centro dos mesmos, permitindo posteriormente, após o seu destacamento, medir o degrau causado pelo filme depositado e assim avaliar a sua espessura.

2.2 ' Método de Deposição: Pulverização Catódica A pulverização catódica é um dos métodos mais comummente utilizados para a deposição de filmes finos. Esta popularidade é devida à simplicidade, versatilidade e flexibilidade que envolvem este processo físico em fase de vapor. As primeiras referências a esta técnica datam de 1852, quando Grove observou a deposição de metal pulverizado a partir de um cátodo onde estava aplicada uma descarga incandescente; sendo utilizada pela primeira vez no ano de 1877 no revestimento de espelhos [31]. Desde então, a pulverização catódica tem sofrido alterações. Esta evolução está relacionada com o desenvolvimento do equipamento de vácuo [32]. Esta técnica é ambientalmente benigna, de fraco impacto ambiental, não necessitando do uso de reagentes químicos nocivos.

O processo de pulverização catódica compreende três estágios: i)     Criação de uma fase gasosa; ii)    Transporte das espécies a depositar para o substrato; iii)   Deposição e crescimento do filme no substrato.

Como consequência do bombardeamento de um alvo com iões energéticos (figura 2.1) podem ocorrer os seguintes efeitos [33-35]: i)     O ião é reflectido e neutralizado no processo; ii)    São emitidos electrões secundários devido ao impacto; iii)   O ião arranca átomos do alvo.

Figura  2.1 ' Interacções iões/superfície na superfície do alvo [35].

Os átomos na fase de vapor são condensados na superfície do substrato formando as chamadas ilhas de átomos, figura 2.2. Com a continuação da deposição, as ilhas são desenvolvidas lateralmente levando a uma distribuição uniforme do material por toda a superfície do substrato.

Figura  2.2 ' Interacções na superfície do substrato [35].

No presente trabalho a deposição dos filmes finos foi feita por pulverização catódica utilizando corrente contínua e recorrendo a um campo magnético aplicado ao cátodo (alvo) - pulverização catódica magnetrão. A função do campo magnético é promover o uso eficiente dos electrões, de forma a produzir uma maior ionização. O campo magnético é aplicado em concertação com o campo eléctrico de modo a criar trajectórias obrigatórias para os electrões, promovendo, assim, um maior número de colisões. Neste processo, o plasma está confinado à região em frente ao alvo e os electrões ficam retidos próximo da superfície que os emite. A principal desvantagem do modo magnetrão é a desigual erosão do alvo, devido à concentração do plasma na zona que engloba a trajectória dos electrões. O desgaste do alvo decorre, preferencialmente, na zona onde se faz sentir a influência do campo magnético, o que impede a utilização efectiva do alvo, podendo encarecer significativamente o processo se o alvo não for recuperável ou reciclável [35].