Magnetômetro atômico: sensor magnético cabe em um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/02/2005

Cientistas do laboratório norte-americano NIST anunciaram o desenvolvimento de um sensor magnético do tamanho de um grão de arroz, capaz de detectar alterações em campos magnéticos de apenas 50 picoteslas - um milhão de vezes mais fracos do que o campo magnético da Terra.

O novo magnetômetro é 100 vezes menor do que os sensores magnéticos atuais de base atômica, que tipicamente pesam mais de dois quilos. Ele foi construído com base em um relógio atômico do tamanho de um chip, anunciado pelos mesmos cientistas em Agosto de 2004.

O novo sensor magnético pode ser fabricado utilizando-se as mesmas técnicas com que se fabricam os chips de computador, o que permitirá que ele chegue ao mercado com rapidez e com custo baixo. Quando conectado a todos os componentes eletrônicos necessários ao seu funcionamento, o microsensor deverá medir cerca de um centímetro cúbico.

Ele deverá permitir a construção de inúmeros equipamentos portáteis, utilizados para navegação, mapeamento geofísico, detecção de jazidas minerais e petróleo e também instrumentos médicos.

O sensor funciona detectando pequenas alterações nos níveis de energia de elétrons na presença de um campo magnético. Uma minúscula amostra do elemento químico rubídio é aquecido no interior de uma célula transparente e selada, formando vapor de rubídio. A luz de um laser semicondutor é transmitida através desse vapor. Na presença de um campo magnético, altera-se a quantidade de luz absorvida pelo vapor, o que é detectado por uma fotocélula. Campos magnéticos maiores produzem alterações proporcionalmente maiores nos níveis atômicos de energia e alteram a absorção pelos átomos.

As principais vantagens do novo sensor, segundo Peter Schwindt, um dos seus criadores, são sua precisão e sensibilidade, dado o seu diminuto tamanho. O magnetômetros do tipo "fluxgate" atingem sensibilidade igual ou até maior, mas são muito menos precisos e muito maiores. Eles também detectam apenas a porção do campo magnético perpendicular ao sensor, enquanto os magnetômetros atômicos detectam a força total do campo, uma capacidade desejável para a maioria das aplicações de imageamento e pesquisa.

Equipamentos de interferência quântica supercondutora (SQUID) são mais sensíveis, mas devem ser resfriados criogenicamente, tornando-os substancialmente maiores, altamente consumidores de energia e mais caros.

Equipamentos magnetoresistivos, tais como os utilizados nas cabeças de leitura de discos rígidos, são pequenos e baratos, mas tipicamente menos sensíveis e menos precisos.

O artigo "Chip-scale atomic magnetometer" foi publicada no periódico Applied Physics Letters.