Cristal quântico cristaliza qualquer molécula
Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/12/2015
As moléculas ficam próximas o bastante umas das outras para se influenciarem mutuamente. [Imagem: Steven Burrows/Ye-Jin Group/JILA]
Inventar novos materiais
Físicos do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST) dos EUA aprimoraram seu "cristal quântico", formado por moléculas ultrafrias, tornando-o útil não apenas para a química quântica, mas também para o estudo das características físicas dos materiais.
Agora formado por cerca de cinco vezes mais moléculas do que o experimento original, o cristal quântico mais denso vai ajudar a desvendar os segredos dos ímãs, dos supercondutores e de outros materiais mais exóticos, além de ser uma ferramenta interessante para a computação quântica.
Além disso, a equipe espera que possa ser possível "inventar novos materiais", que apresentem propriedades exóticas, não encontradas em materiais naturais, derivadas das interações quânticas induzidas entre as moléculas.
Embora os físicos chamem a estrutura de "cristal", na verdade não se trata de um sólido, mas de um gás de partículas presas em uma estrutura óptica 3-D, formada por feixes de laser que se entrecruzam.
Essa grade óptica possui "poços" - regiões de baixa energia - que a faz se parecer com uma caixa de ovos feita de luz. As moléculas podem ser manobradas individualmente e postas em cada cavidade, embora até agora a equipe tenha conseguido preencher apenas 25% do cristal.
A estrutura tem uma vantagem crucial sobre os cristais sólidos reais: é possível enchê-la com as moléculas que se desejar, quando grande parte das moléculas de interesse científico e tecnológico normalmente não se cristalizam.
As possibilidades de manipulação do cristal quântico fazem os físicos sonharem com a invenção de novos materiais. [Imagem: Steven A. Moses et al. - 10.1126/science.aac6400]
Conexões quânticas
O cristal quântico vai permitir estudar e modelar efeitos complexos, por exemplo, descobrir como o spin ou o entrelaçamento - um elo quântico entre as propriedades das partículas - se espalham através de um grande sistema.
"A densidade no cristal agora é suficientemente alta para introduzir ordens de longo alcance, de modo que as moléculas se comportam como um sistema interconectado, em vez de apenas uma coleção de partículas isoladas," disse o professor Jun Ye. "As moléculas estão próximas o bastante para que seus spins migrem e se realoquem em outras moléculas, o que nos permite investigar conexões quânticas de muitas partículas que podem levar a novos materiais."
Matéria quântica usa átomos artificiais para criar cristais indecisos
Creation of a low-entropy quantum gas of polar molecules in an optical lattice
Steven A. Moses, Jacob P. Covey, Matthew T. Miecnikowski, Bo Yan, Bryce Gadway, Jun Ye, Deborah S. Jin