Cientistas obtêm primeira evidência de líquidos em nanoescala

Jornal GGN – Cientistas da EPFL (Escola Politécnica Federal de Lausana), na Suíça, conseguiram obter a primeira evidência experimental de um fenômeno já conhecido da física, mas nunca antes visto em nanoescala. A superfluidez se refere a um estado da matéria em que ela se comporta como um líquido de viscosidade zero, que pode ser usado em instrumentos de alta precisão na área de mecânica quântica e até mesmo em sistemas de medição de radiação infravermelha em satélites. O resultado do estudo foi publicado em edição recente da revista científica Physical Review Letters.

Até então, porém, o fenômeno da superfluidez só tinha sido visto em escala macroscópica (a olho nu), pois acontecia em escala de aglomerados de partículas (átomos e moléculas). O elemento superfluido mais comum, nesse caso, é o hélio-4, usado em pesquisas e aplicações experimentais, como o Grande Colisor de Hádrons do Cern (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, na sigla em francês). Em geral, a superfluidez ocorre em temperaturas extremamente baixas, nas quais as partículas atingem seu mais baixo nível de energia.

No estudo, no entanto, os cientistas conseguiram atingir a superfluidez em nanoescala. Em vez de aglomerados de partículas, o estado de matéria semelhante a líquido acontece com partículas individuais, que não se agruparam em nenhum momento. Por ser em escala quântica, o fenômenos só pode ser visto com ajuda de equipamentos especiais, que reconstituem o fenômeno em simuladores 3D (três dimensões).

Novos estudos

Para criar o fenômeno em nanoescala, os cientistas desenvolveram um experimento no qual um único átomo (prata, por exemplo) ou molécula (óxido nítrico, por exemplo) foi introduzido, em nanogotas de vários tamanhos, no hélio-4. O sistema, então, foi excitado fisicamente com um feixe de laser, no que resultou em um fenômeno em que as chamadas “impurezas” foram ejetadas do conjunto em gotículas. As partículas ejetadas foram então ionizadas e projetadas em um detector sensível à posição. O passo seguinte foi calcular e determinar a velocidade do íon no espaço tridimensional.

Segundo o chefe do estudo, os resultados mostram, pela primeira, vez que pode haver superfluidez mesmo em sistemas de tamanho finito – um conjunto ou quantidade específica de partículas. Apesar de conseguir repetir, em nanoescala, um fenômeno visto em escala macro, o estudo coloca em dúvida as chamadas propriedades essenciais da superfluidez. Os cientistas agora vão realizar mais testes, em diferentes condições, para atestar as aplicações tecnológicas do fenômeno.

Com informações do Phys.org