Atomotrônica usa lasers e nuvens atômicas

Com informações da PhysicsWorld - 17/02/2011

Os feixes de laser modelaram o condensado no formato de um anel achatado, com um raio de cerca de 20 micrômetros.
[Imagem: Ramanathan et al.]

Corrente atômica

Esqueça os fios, o silício e até a eletricidade.

Físicos desenvolveram um novo tipo de circuito que é pouco mais do que uma nuvem de gás dançando sob o ritmo de feixes de laser.

Fazendo os átomos desse gás ultrafrio dançarem em uma suave coreografia, os cientistas fizeram com que eles se comportassem como uma corrente, que pode ser controlada, ligada e desligada - uma "corrente atômica", por assim dizer, um análogo da eletricidade.

E como a eletrônica se baseia no fluxo de elétrons, esse fluxo de átomos poderá ser a base para a construção dos componentes "atomotrônicos".

Atomotrônica

A atomotrônica é um campo de pesquisa jovem, pequeno e, em sua maior parte, teórico.

Ela se baseia na ideia de que os átomos em estados quânticos incomuns de matéria - chamados condensado de Bose-Einstein - podem se tornar uma alternativa aos elétrons para a fabricação de dispositivos úteis.

Os defensores dessa ideia já elaboraram os fundamentos teóricos para a criação de versões atômicas de vários dos componentes eletrônicos tradicionais - de fios e baterias até transistores e diodos.

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Mostrando que o conceito da atomotrônica não é apenas teórico, Anand Ramanathan e seus colegas agora usaram o gás ultrafrio para construir sensores atomotrônicos.

Perfil de densidade do condensado de Bose-Einstein em formato de anel. Como o condensado não tem qualquer atrito, este anel poderia teoricamente girar para sempre.
[Imagem: Kevin Wright/JQI]

Condensado em anel

A equipe criou o condensado de Bose-Einstein resfriando átomos de sódio suspensos por campos magnéticos, sem contato direto com qualquer recipiente.

Eles então prenderam os átomos no cruzamento de um par de feixes de laser e os resfriaram ainda mais, até menos de 10 bilionésimos de grau acima do zero absoluto.

Os dois feixes foram também ajustados para modelar o condensado no formato de um anel achatado, com um raio de cerca de 20 micrômetros.

Um segundo par de lasers transferiu energia para o anel para fazê-lo girar.

Como os átomos no condensado de Bose-Einstein se comportam como uma única partícula quântica coerente, o anel não acelera ou breca gradualmente - ele salta entre diferentes velocidades instantaneamente.

No experimento, os cientistas escolheram a configuração mais lenta para o seu anel - uma rotação por segundo.

Como o condensado não tem qualquer atrito, este anel poderia teoricamente girar para sempre. Limitados pelas dificuldades técnicas, os cientistas mantiveram-no girando pelo máximo que puderam - 40 segundos.

"Esta é a primeira vez que alguém realmente fez um condensado em forma de anel," disse Gretchen Campbell, coordenadora da equipe. "Nós esperamos usar este condensado da mesma forma que os supercondutores têm sido usados para fazer sensores e melhores componentes."

Ferramentas atomotrônicas

Esta abordagem para criar um dispositivo atomotrônico é apenas uma de cerca de meia dúzia de alternativas sendo estudadas em laboratórios de todo o mundo.

"Eles adicionaram uma outra ferramenta que poderemos começar a usar para construir a caixa de ferramentas atomotrônicas," comentou Dana Anderson, da Universidade do Colorado, também atuante na área.

Todos esses pioneiros acreditam que, para certas aplicações, os átomos poderão se mostrar mais interessantes do que os elétrons.

Em 2006, cientistas brasileiros também utilizaram um sistema em formato de anel para construir o menor colisor de partículas do mundo.

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