A mais nova invenção da Universidade de Purdue funciona quase como uma minúscula discoteca, refletindo luzes coloridas que se movem rapidamente. Mas ela está, na verdade, ligada à física quântica. Levitados, atingidos com lasers e girados a 1,2 bilhão de rpm (rotações por minuto), nanodiamantes são os protagonistas do experimento publicado na revista Nature Communications e publicado no portal da instituição.
Entenda:
- Físicos da Universidade de Purdue criaram um mecanismo que se parece bastante com uma mini discoteca;
- Na verdade, trata-se de um experimento relacionado ao estudo da física quântica;
- A equipe criou uma espécie de câmara de vácuo para levitar nanodiamantes;
- Irradiadas com elétrons de alta energia, as pedras passaram a apresentar um tipo de defeito em sua estrutura cristalina que pode armazenar informações quânticas;
- A equipe usou um laser verde e um infravermelho para coletar informações quânticas sobre os diamantes.
Com cerca de 750 nanômetros de largura, os minúsculos diamantes foram criados pela equipe com pressão e temperatura elevadas. Em seguida, graças a uma irradiação com elétrons de alta energia, criou-se nas pedras preciosas os chamados centros de vacância de nitrogênio (um tipo de defeito na estrutura cristalina do diamante), capazes de armazenar informações quânticas.
‘Mini discoteca’ de nanodiamantes pode apoiar estudos sobre física quântica
A estrutura responsável por levitar os diamantes foi criada com uma camada de ouro e uma fina pastilha (wafer) de safira. O ouro gera um campo magnético que cria uma espécie de câmara de vácuo – método chamado de uma armadilha de íons -, elevando as pequenas pedras.
“O diamante levitado pode girar em torno do eixo z (perpendicular à superfície da armadilha de íons), mostrado no esquema, no sentido horário ou anti-horário, dependendo do nosso sinal de acionamento. Se não aplicarmos o sinal de acionamento, o diamante girará omnidirecionalmente, como uma bola de lã”, explica Kunhong Shen, um dos autores do estudo, em comunicado.
Ao serem iluminados com um laser verde, os diamantes emitem uma luz vermelha que revela os estados de spin (movimento angular) de seus elétrons. Um laser infravermelho também foi usado para indicar como as pedras estão girando, e, combinadas, as medições permitem analisar como o spin dos diamantes afeta a informação quântica de seus defeitos.
“Imagine pequenos diamantes flutuando em um espaço vazio ou vácuo. Dentro deles, há qubits [bits quânticos] de spin que os cientistas podem usar para fazer medições precisas e explorar a misteriosa relação entre a mecânica quântica e a gravidade”, diz disse Tongcang Li, autor principal do estudo.