Reação química mais precisa do mundo cria molécula improvável

University of Exeter / Flickr

Uma equipe de cientistas conseguiu criar a reação química controlada mais precisa do mundo, ao unir apenas dois átomos de elementos que, normalmente, nunca se lembrariam de se unir para formar uma molécula.

Os átomos dos dois elementos – sódio e césio – produziram uma nova molécula, com propriedades semelhantes às de uma liga. O método de criação pode ter criado uma nova forma de produzir o tipo de material que precisaremos em futuras aplicações tecnológicas.

Uma equipe pesquisadores da Universidade de Harvard usou “pinças” laser para manipular os átomos individuais dos dois metais alcalinos em estreita proximidade, e forneceu um fóton para ajudá-los a criar uma ligação em uma só molécula.

As reações químicas são geralmente processos de “tentativa e erro”, em que grandes números de átomos colocados juntos sob as condições certas põem à prova sua compatibilidade. Depois, a probabilidade faz o resto.

Esse método “estocástico” de provocar reações químicas funciona bem se os átomos que se combinam fizerem um “par” mais ou menos compatível. Mas quando os cientistas querem criar uma molécula mais exótica – como por exemplo unir dois metais alcalinos – têm que ser criativos.

As moléculas têm habitualmente átomos com propriedades complementares – por exemplo átomos com elétrons a mais (carga elétrica negativa) e átomos que têm falta de elétrons (carga positiva).

O sódio (Na) e o césio (Cs) fazem parte do mesmo grupo da tabela periódica, o que significa que tendem a ter propriedades reativas muito semelhantes – pelo que tendem a nunca se chocar um com o outro ou se ligarem para formar uma única molécula.

O que, na verdade, é uma pena. As propriedades elétricas polarizadas de uma molécula de NaCs iriam torná-la muito útil para armazenar qubits, estados de sobreposição quântica usados nos novos computadores quânticos. Além disso, o NaCs também interage facilmente com outros componentes.

E uma molécula que combina a capacidade de armazenamento de qubit com a facilidade de interação é algo de que necessitamos, desesperadamente, na tecnologia do futuro.

“As possibilidades que essa molécula abre no processamento de informação quântica é uma das coisas que mais nos entusiasmam”, explica Kang-Kuen Ni, autor principal do estudo, publicado semana passada na Science.

É preciso notar que improvável não é sinônimo de impossível: apesar de em teoria os átomos de Na e Cs se repelirem, se dois átomos forem forçados a uma distância suficientemente pequena, com a quantidade certa de energia, pode ser formada uma ligação.

Para alcançar esse “mix” perfeito de energia e timing, os cientistas posicionaram átomos individuais em armadilhas magneto-ópticas sobrepostas e lhes forneceram fótons para esfriá-los a uma fração de um grau acima do absoluto zero.

Os cientistas usaram um conjunto de lasers sintonizados para criar um efeito elétrico, o que fez com que cada átomo se movesse para o foco do laser, como se fossem puxados por feixes de tração semelhantes aos usados nos filmes de ficção científica.

Quando suficientemente próximos, os dois átomos podem facilmente colidir – o que continua, no entanto, não garantindo necessariamente que criem um ligação, dada a necessidade de conservar o momento certo e os níveis de energia.

O processo é um malabarismo de condições que os cientistas conseguiram ultrapassar usando os impulsos de laser corretos.

O resultado final foi um breve “piscar” de uma ligação entre dois átomos que compartilham o mesmo estado quântico. O próximo passo, diz Kang-Kuen Ni, é criar moléculas mais complexas e com um tempo de vida maior, que possam ser utilizadas como base para os pequenos componentes quânticos que a próxima geração de computadores precisa.

Ciberia // ZAP

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