Parte luz e parte elétron: o híbrido perfeito

Antônio Murilo Macedo
09/09/2016

Misturar ingredientes parece ser uma solução óbvia quando desejamos combinar propriedades únicas de cada uma das partes.  A arte da culinária é talvez o exemplo mais evidente da eficácia deste procedimento na produção de sabores e potencial nutritivo em todas as possíveis nuanças. Na metalurgia temos o aço, uma liga metálica que combina propriedades de ferro e carbono de modo a aumentar a ductilidade, ou seja a capacidade de suportar deformações, sem perder as propriedades metálicas úteis do ferro. Mas o que fazer quando os ingredientes são duas partículas elementares como o elétron e o fóton? Podemos misturar o elétron com o fóton e produzir uma partícula híbrida que se comporta um pouco como o elétron e um pouco como o fóton?

Pesquisadores do Imperial College de Londres na Inglaterra [2]  propuseram um procedimento para combinar um único elétron com um feixe de luz de maneira a gerar uma partícula híbrida, parte luz e parte elétron.  O estudo teórico usa propriedades de nanopartículas, de aproximadamente 1.000 vezes o tamanho de um átomo, feitas de um novo tipo de material denominado isolante topológico. Nesses materiais, elétrons ficam livres em uma superfície condutora que não pode ser destruída pela ação de impurezas ou efeitos térmicos. Ao incidir um feixe de luz sobre a nanopartícula, este se combina com um único elétron na superfície produzindo efeitos novos que não poderiam ser atribuídos apenas ao elétron, tais como o aparecimento de uma blindagem a ação de campos externos e a mediação de uma interação entre vibrações da nanopartícula e a luz. O elétron se comporta como se tivesse se combinado com a luz, adquirindo parte de suas propriedades.

Em recente entrevista ao jornal de divulgação científica do Imperial College [3] os autores argumentaram que a partícula híbrida pode também  ser vista como uma nova forma de luz que poderia substituir o elétron em circuitos eletrônicos tornando-os mais robustos aos efeitos deletérios de impurezas. A equipe está no momento colaborando com pesquisadores experimentais para observar os fenômenos previstos no artigo. Se os experimentos forem bem-sucedidos, as implicações em informação quântica e computação quântica poderão ser enormes, tanto do ponto de vista conceitual quanto tecnológico. Fenômenos quânticos essenciais que hoje só são observados em baixíssimas temperaturas, poderiam ser observados em temperatura ambiente, o que traria o custo operacional da nova tecnologia quântica a níveis muito mais acessíveis.

[1] Crédito da Imagem: Jared Tarbel (Flickr) / Creative Commons (CC BY 2.0). URL: https://www.flickr.com/photos/generated/6185345691.

[2] G Siroki et al. Single-electron induced surface plasmons on a topological nanoparticle. Nature Communications 7, 12375 (2016).

[3] H Dunning. Scientists discover light could exist in a previously unknown form. Imperial College News. URL: http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_4-8-2016-11-5-15.

Como citar este artigo: Antônio Murilo Macedo. Parte luz e parte elétron: o híbrido perfeito. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/09/parte-luz-e-parte-eletron-o-hibrido-perfeito/. Publicado em 09 de setembro (2016).

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