Quanto tempo leva um elétron para saltar de um átomo para outro?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2005

O estudo analisou a dinâmica dos elétrons de átomos de enxofre postos sobre uma superfície metálica do elemento rutênio.
[Imagem: A. Föhlisch et al. - 10.1038/nature03833]

O pulo do elétron

Uma equipe de pesquisadores alemães e espanhóis acaba de finalizar uma pesquisa que responde a uma pergunta intrigante? "Quanto tempo demora para que um elétron viaje de um átomo até outro?"

A resposta tem um incrível número de implicações, desde a ciência básica até a indústria.

A principal conclusão da pesquisa é que o tempo exigido nessa "viagem" é muito menor do que o tempo que os cientistas conseguiam medir até agora. O estudo analisou a dinâmica dos elétrons de átomos de enxofre postos sobre uma superfície metálica do elemento rutênio.

Attossegundos

Os elétrons saltam do enxofre para a superfície metálica em 320 attosegundos - um attosegundo é equivalente a 10^-18 segundos, ou 0,000000000000000001 segundos. Para se ter uma idéia de quanto esse número é pequeno, basta dizer que um attossegundo está para um segundo da mesma forma que um segundo está para a idade do Universo (cerca de 14 bilhões de anos).

A principal inovação obtida com o trabalho consiste na possibilidade de se medir o tempo de transferência de carga entre um átomo e uma superfície com uma precisão de attossegundos e, ao mesmo tempo, detalhar o processo por meio da mecânica quântica.

Este fenômeno é um dos mais rápidos já vistos diretamente na física do estado sólido, e mostra que é possível obter-se informações sobre a dinâmica dos elétrons com enorme resolução. A fim de se alcançar tal resolução é necessário utilizar um "equipamento" de medição ultrapreciso, neste caso, um relógio atômico, capaz de mostrar as transições eletrônicas dentro do mesmo átomo.

Impacto da pesquisa

A questão acerca do tempo que os elétrons levam para viajar de um átomo para outro é importante para vários fenômenos. Ele é importante para otimizar o projeto de materiais com os quais serão fabricados os componentes eletrônicos do futuro, hoje ativamente pesquisados pela nanoeletrônica e pela eletrônica molecular.

Particularmente, a técnica utilizada permite a distinção entre diferentes valores dos "spins" dos elétrons, o que abre novas áreas de estudo no campo da spintrônica, uma nova eletrônica na qual o fator mais importante não é a carga do elétron, mas a sua taxa de rotação.

Processos de transferências de cargas também são essenciais para a vida (fotossíntese), produção de energia (células fotovoltaicas) e para a fotoquímica e a eletroquímica em geral.

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