Beijo quântico muda a cor do espaço vazio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/11/2012

É um quase beijo, já que as duas nanoesferas nunca chegam a se tocar - mas se aproximam o suficiente para colorir de azul o espaço vazio entre elas.
[Imagem: Cambridge University]

Cor do vazio

Um grupo internacional de físicos descobriu que os saltos quânticos dos elétrons entre duas nanopartículas de ouro podem mudar a cor do espaço vazio entre as duas minúsculas esferas.

O experimento, que mostra a mecânica quântica em ação no ar a temperatura ambiente, mas não dispensa a visão clássica do mundo, estabelece limites fundamentais para o aprisionamento da luz.

O fenômeno só ocorre quando as duas nanoesferas de ouro estão muito próximas, a uma distância menor do que 1 nanômetro uma da outra.

Ele foi identificado graças a uma mudança de cor no espaço vazio entre as duas partículas, que passa do vermelho para o azul.

Túnel do beijo

Quando um feixe de luz branca incide sobre o experimento, o espaço minúsculo entre as duas esferas adquire uma cor graças às interações dos elétrons na superfície das duas esferas.

O feixe de luz branca empurra os elétrons, fazendo-os oscilar, o que dá uma cor vermelha ao espaço. Conforme as esferas se aproximam, aumenta a concentração de elétrons, intensificando a tonalidade vermelha.

Mas quando essa distância é reduzida ainda mais, os elétrons começam a saltar de uma esfera para a outra, graças ao efeito túnel - o tunelamento permite a troca de elétrons mesmo que as duas nanoesferas não se toquem, um fenômeno explorado em microscópios, transistores e sensores.

Essa troca de elétrons diminui a carga na superfície das esferas, fazendo com que a cor do espaço entre elas passe do vermelho para o azul.

"Nós pensamos nisso como a tensão se elevando entre um casal romântico. Conforme seus rostos se aproximam, a tensão aumenta, e somente um beijo pode descarregar essa energia," comparou o professor Jeremy Baumberg, responsável pela parte experimental do estudo.

A comparação tem suas limitações, já que as duas nanoesferas de ouro nunca se "beijam" de verdade, já que sua distância permanece a não menos do que 0,35 nanômetro.

Optoeletrônica e robôs

O estudo congregou algumas teorias muito inovadoras no campo da mecânica quântica. Ele exigiu, por exemplo, a mesclagem da visão clássica com a visão quântica da realidade.

"Modelar tantos elétrons oscilando nas partículas de ouro em resposta a um feixe de luz é algo que não pode ser descrito com nenhuma teoria existente," disse Javier Aizpurua, coordenador do estudo.

Essa reinterpretação da interação entre luz e matéria em escalas tão diminutas abre novas possibilidades de descrever e medir o mundo em escala atômica, abrindo as portas para novas estratégias para fabricação de dispositivos optoeletrônicos ou para realização de experimentos no campo da fotoquímica.

Além disso, o experimento venceu vários desafios de engenharia, que poderão ser aproveitados para estudar diversos outros fenômenos, como a força de Casimir, que impõe sérias restrições aos MEMS e aos robôs microscópicos.

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