Conheça o experimento incrível que misturou luz e matéria e pode ter várias aplicações

Por , em 16.06.2016

Físicos do Reino Unido conseguiram misturar uma molécula com luz à temperatura ambiente, em um feito inédito.

Por que isso é importante, você me pergunta? Bom, a luz e a matéria são coisas geralmente separadas com propriedades totalmente distintas.

O fato dos cientistas conseguirem prender uma partícula de luz – chamada de fóton – a uma molécula em uma pequena “gaiola de ouro” pode levar a várias aplicações interessantes, porque cria toda uma nova maneira de manipular as propriedades físicas e químicas da matéria, além de mudar a nossa forma de processar a informação quântica.

Jeito mais fácil

Esta mistura perfeita de luz e molécula, conhecida como “forte acoplamento”, já tinha sido alcançada antes, mas sempre através de intensas experiências com temperaturas extremamente frias.

Atingir o mesmo feito à temperatura ambiente é significativo porque torna o processo “quimicamente fácil”, o que significa que fica mais acessível.

“Nós agora podemos fazer toda uma gama de experiências com matéria e luz que teriam sido caras e difíceis antes. Nós podemos usar a luz para mudar estruturas químicas, molécula por molécula”, disse um dos pesquisadores, Ortwin Hess, do Imperial College London, ao Science Alert. “Também poderia ser útil em tecnologias quânticas. Luz transporta informação quântica, e poderíamos usar esse forte acoplamento para copiar as informações na matéria”.

Gaiola

Então, como exatamente você faz luz e matéria se misturarem?

Moléculas são capazes de emitir fótons quando eles mudam de estado de energia. Mas, geralmente, uma vez que esses fótons são emitidos, eles nunca mais “voltam”, e os dois nunca se misturam novamente.

Com base nas simulações da equipe de Hess, outro grupo da Universidade de Cambridge foi capaz de criar uma “armadilha” tão pequena que, quando uma molécula emite um fóton, ele não pode escapar.

Isso faz com que a energia oscile para trás e para frente entre a molécula e o fóton, criando um estado misto, parte matéria, parte luz.

Consegue ver?

Esta armadilha é como uma espécie de “salão de espelhos”. Conhecida como “nanoporo”, é uma cavidade com apenas um bilionésimo de um metro (ou 1 nanômetro) de largura, formada entre uma minúscula esfera de ouro e uma película de ouro.

A película de ouro cria uma imagem espelhada. Quando os pesquisadores prendem uma molécula lá, podem posicioná-la da maneira correta para que um fóton emitido fique preso também. “A cavidade é tão pequena que a luz não tem escolha a não ser se reunir com a matéria”, explica Hess.

Como esses processos físicos estão em escalas incrivelmente pequenas, os pesquisadores precisam ser inteligentes para observá-los. Eles foram capazes de verificar que o acoplamento forte tinha sido alcançado ao olhar para o padrão de radiação eletromagnética da molécula.

A equipe também verificou que levava menos de um trilionésimo de segundo para o fóton voltar à molécula.

A pesquisa foi publicada na revista Nature. [ScienceAlert]

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