Físicos medem força que limita a miniaturização de nanomáquinas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2005

Em 1924, Prince Louis-Victor de Brogli, um dos pioneiros da física quântica, teorizou que as ondas de um átomo movendo-se rapidamente, próximo a uma superfície qualquer, irão diminuir ou se ampliar, dependendo da sua distância dessa superfície.

É claro que, na época, ele não possuía instrumentos para testar sua teoria. Além disso, há quase 100 anos atrás, o interesse em tal fato era mesmo eminentemente teórico. Mas hoje, com o desenvolvimento da nanotecnologia, há um interesse muito prático no assunto.

Essa força, atuando sobre os átomos, pode representar a barreira inferior, um limite abaixo do qual os nanomecanismos não poderão mais ser encolhidos e miniaturizados. Abaixo desse limite, a chamada interação de Van Der Waals passa a ser um elemento que influi no funcionamento dessas nanomáquinas.

Mas a teoria tem também implicações sobre a óptica atômica, um campo de novas tecnologias cujo interesse é a utilização da natureza ondulatória dos átomos para a construção de sensores mais precisos e para estudar os fundamentos da mecânica quântica.

Agora os cientistas John D. Perreault e Alexander D. Cronin, da Universidade do Arizona, Estados Unidos, finalmente conseguiram medir essa interação. Além de comprovar a teoria, eles demonstraram pela primeira vez o quanto os átomos podem se aproximar de uma superfíce antes de serem afetados por ela. O trabalho foi publicado no exemplar de 23 de Setembro da revista Physical Review Letters.

Os cientistas utilizaram um sofisticado equipamento, chamado interferômetro atômico, que consumiu 15 anos e US$2 milhões para ser construído. Ele divide e recombina ondas atômicas, permitindo que os cientistas observem a posição das cristas dessas ondas.

"Nossa pesquisa oferece a primeira evidência experimental direta de que uma superfície a 25 nanômetros de distância causa uma alteração na crista das ondas atômicas," diz Perreault. "Ela mostra que a interação de Van der Waals pode ser uma força em pequena escala, mas que tem uma grande influência sobre átomos."

Apesar das dimensões em que se está trabalhando, a força exercida sobre os átomos tem forças descomunais: a simples aproximação de uma superfíce faz com que os átomos sofram uma aceleração equivalente a um milhão de g's - um g representa a ação normal da força da gravidade da Terra.

"Nós podemos dizer que, quando um átomo está entre 10 e 20 nanômetros de uma superfície, ele é sugado pela superfície com uma força um milhão de vezes o seu peso," conclui Cronin. "E quando ele se aproxima mais, ele é puxado ainda mais fortemente."

Com os resultados da pesquisa, os cientistas que pretendem construir transistores e motores nanoscópicos, assim como giroscópios e sensores mais precisos, passam a contar com mais uma ferramenta importante para projetar seus minúsculos aparelhos.