Pesquisadores conseguem filmar um único elétron em movimento

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/06/2007

Os elétrons deram nome à Eletrônica. E a eletrônica é a base de toda a revolução tecnológica que vivemos. E, até agora, os cientistas imaginavam ser impossível visualizar o movimento de um único elétron. Afinal, sua massa é de apenas 1 bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de grama.

Filmando um elétron

Mas Humphrey Maris e Wei Guo, da Universidade Brown, nos Estados Unidos, resolveram desafiar esse desânimo geral. E o resultado não poderia ser melhor. Utilizando pulsos de som de alta intensidade, os pesquisadores conseguiram filmar o movimento de um único elétron.

"Nós ficamos impressionados quando vimos um elétron se movendo ao longo da tela," conta Maris. "Mas, depois que tivemos a idéia, realizá-la foi surpreendentemente fácil."

Para fazer seu filme, os pesquisadores se valeram das pequenas bolhas que se formam ao redor dos elétrons quando eles viajam através de hélio líquido. Utilizando ondas sonoras para expandir as bolhas e uma luz estroboscópica coordenada, eles foram capazes de fazer as imagens utilizando uma filmadora digital comum.

Elétrons livres

Um elétron livre repele os átomos ao seu redor, criando um pequeno espaço - uma bolha - ao redor de si mesmo. Nos líquidos convencionais, a bolha permanece minúscula porque a tensão superficial age em oposição à força repulsiva do elétron.

Já o hélio superfluido tem uma tensão superficial muito pequena, permitindo que a bolha fique grande. As duas forças opostas se equilibram quando a bolha alcança um diâmetro de cerca de 40 angstrons - 1 angstrom equivale a 0,1 nanômetro, ou 10^-10 metros. Essa é mais ou menos a dimensão de um átomo e milhares de vezes menor do que o comprimento de onda da luz visível, o que torna impossível uma filmagem direta.

Os cientistas então utilizam um transdutor planar - um alto-falante que emite ondas sonoras planas, não focalizadas - para golpear a bolha inteira com ondas sonoras. Quando cada onda atinge o bolha do elétron, ela alternadamente aumenta e diminui a pressão ao seu redor.

Quando a pressão é negativa, a bolha se expande até atingir cerca de 8 micrômetros - quase do tamanho de um grão de areia. Ela retorna ao seu tamanho original assim que é atingida pela próxima onda sonora.

Utilizando uma luz estroboscópica, sincronizada com o pulso de ondas sonoras, foi possível iluminar as bolhas em seu ponto máximo sem gerar aquecimento na câmara de hélio super-frio. Aí foi só fotografar as bolhas. Tendo coletado mais de 2.000 fotografias, os cientistas conseguiram fazer um verdadeiro filme dos elétrons se movimentando ao longo do hélio líquido.

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