Pesquisadores das universidades Brown e de Michigan estabilizaram um estado da matéria até então considerado teórico, abrindo caminho para dispositivos quânticos que operam em temperatura ambiente. O avanço, publicado na revista Science, resolve um enigma científico de décadas e exibe propriedades ópticas com aplicações imediatas em tecnologias de informação.
Utilizando nanopartículas de prata projetadas como peças de montar em escala nanométrica, a equipe capturou uma fase cristalina intermediária que surge durante a transformação entre duas estruturas atômicas conhecidas nos metais. O professor Ou Chen, da Universidade Brown, comparou o processo à construção com blocos: “Sintetizamos blocos de construção únicos em nanoescala e os empilhamos em estruturas interessantes”.
A fase estabilizada corresponde às previsões do modelo de Nishiyama-Wassermann, que descreve como metais reorganizam seus átomos sob altas temperaturas. Como essas estruturas transitórias são extremamente instáveis, observá-las diretamente sempre foi um desafio para a ciência dos materiais. Tim Moore, da Universidade de Michigan, destacou que “poder observar essas estruturas é um avanço fundamental”.
Para construir o material, os pesquisadores sintetizaram nanopartículas de prata com formato de octaedros truncados, variando o grau de arredondamento durante o aquecimento. Em seguida, revestiram as nanopartículas com cadeias moleculares que funcionam como conectores flexíveis, permitindo que se organizassem em super-redes ordenadas chamadas supercristais.
Simulações computacionais confirmaram que os revestimentos moleculares foram decisivos para travar os arranjos atômicos na configuração desejada. Moore explicou que as cadeias moleculares permitem às nanopartículas liberdade para se ajustar enquanto permanecem encaixadas entre si.
O resultado mais surpreendente ocorreu quando as super-redes de prata foram expostas à luz, exibindo acoplamento forte entre luz e matéria. Nesse regime, os elétrons das nanopartículas oscilam em sincronia com as ondas luminosas e se tornam quantum-mecanicamente entrelaçados, efeito que normalmente exige temperaturas próximas ao zero absoluto.
O novo material exibe esse comportamento à temperatura ambiente, eliminando uma das principais barreiras para o desenvolvimento de tecnologias quânticas práticas. Segundo reportagem do ScienceDaily, o entrelaçamento quântico em condições ambientes pode viabilizar componentes para computação quântica e sensores de alta precisão.
Chen resumiu a descoberta afirmando que “sempre que se identifica uma nova fase da matéria, novas aplicações surgirão”. A pesquisa foi financiada por subsídios da Fundação Nacional de Ciência e do Departamento de Energia dos Estados Unidos, demonstrando o potencial da estratégia de projetar materiais de baixo para cima.
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