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Investigadores conseguem sondar átomo magnético
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Investigadores conseguem sondar átomo magnético

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Braga

2018-02-20 às 09h08

Redacção

Experiência de ressonância magnética feita por investigadores permitiu observar um único átomo magnético. Trata-se da descoberta de um recurso essencial nas designadas tecnologias quânticas.

Uma equipa de investigadores do laboratório da IBM em Almaden (San Jose, EUA), do IBS-QNS - Institute for Basic Science, Center for Quantum Nanoscience (Seul, Coreia do Sul), e do INL - Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia conseguiu realizar uma experiência de ressonância magnética, onde logrou observar o sinal de um único átomo magnético. Isto permitiu aos investigadores medir à escala nanométrica a coerência quântica, um recurso essencial nas designadas tecnologias quânticas.
A ressonância magnética é uma técnica que permite obter informação sobre a composição de tecidos biológicos a partir da medição do comportamento do magnetismo dos núcleos atómicos. Numa medição convencional de ressonância magnética, como as que são realizadas nos hospitais, é necessário agregar o sinal de pelo menos um bilião (1012) de átomos, devido ao seu tamanho minúsculo.

A descoberta foi publicada na prestigiada revista Science Advances, editada pela American Association for the Advancement of Science.
Numa experiência convencional de ressonância magnética, os átomos são preparados num estado quântico, no qual o momento magnético dos átomos aponta simultaneamente em duas direcções opostas.
O fenómeno que viabiliza a existência destes dois tipos de estados, impossíveis à escala macroscópica, é o que se designa por coerência quântica. Na sua experiência científica, o grupo de investigadores conseguiu medir o tempo de vida da coerência quântica de um único átomo.

De acordo com Joaquín Fernandez-Rossier, físico teórico do INL e membro da equipa de investigadores, compreender a perda da coerência, à escala atómica é essencial para reflectir sobre dispositivos quânticos de dimensão atómica.
E o investigador, que lidera o grupo Theory of Quantum Nanostructures do INL, foi mais longe: trata-se do derradeiro limite quando falamos de sensorização magnética, não existe nada mais pequeno, a não ser que consideremos os núcleos do átomos.

Neste caso, a experiência de ressonância magnética envolve a passagem da corrente eléctrica através do átomo. Ou seja, o átomo está a ser bombardeado com electrões. O ritmo a que isto se verifica, determina a duração do estado sobreposição coerente antes mencionado: quanto maior for a corrente eléctrica, mais breve é a vida do estado de coerência quântica.
O instrumento que torna possível esta experiência é o microscópio de varrimento de efeito túnel, que contém uma ponta metálica afiada, que se aproxima dos átomos em condições de ultra-alto vácuo e baixas temperaturas. Trata-se de um instrumento que se usa em muitos laboratório do mundo para visualizar os átomos de forma análoga àquela que é usada por um invisual com a sua bengala. Pode também ser usado para excitar e detectar a ressonância magnética de átomos individuais.

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