AG Ott
A descoberta dá mais pistas sobre o comportamento dos eletrões nas estruturas atómicas e tem potenciais aplicações no processamento de informações quânticas.
Uma equipa de físicos conseguiu criar com sucesso uma estrutura extraordinária e delicada em laboratório, conhecida como molécula de trilobita Rydberg.
Esta conquista inovadora, liderada pelo físico Max Althön da Universidade de Kaiserslautern-Landau e relatada num estudo publicado na Nature Communications, oferece novas perspetivas sobre a mecânica quântica e o comportamento dos eletrões em estruturas atómicas.
As moléculas Rydberg são formadas a partir de átomos Rydberg, que são basicamente átomos normais energizados até um estado onde se tornam significativamente maiores e os seus eletrões ficam frouxamente ligados.
Quando estes átomos inflacionados são combinados, formam moléculas Rydberg, conhecidas pelos seus padrões de ligação e arranjos eletrónicos únicos, assemelhando-se por vezes a trilobitas ou borboletas.
A equipa de investigação iniciou a experiência com átomos de rubídio ultra-arrefecidos, a apenas 0,0001 graus acima do zero absoluto. Os cientistas excitaram alguns destes átomos para estados Rydberg usando um laser. Neste estado, o eletrão mais externo orbita o núcleo atómico a uma distância superior a um micrómetro – maior do que algumas bactérias.
A molécula Rydberg resultante é ligada não por ligações químicas padrão, mas por uma atração quântica peculiar resultante da dispersão mecânica quântica do eletrão Rydberg a partir do átomo no estado fundamental.
Esta atração forma um padrão de interferência nos eletrões que se assemelha à carapaça segmentada de um trilobita. A ligação molecular destas moléculas Rydberg é quase tão grande quanto a órbita Rydberg em si, o que é invulgarmente grande para escalas atómicas.
Além disso, estas moléculas possuem um momento dipolar elétrico excepcionalmente elevado – mais de 1.700 debye, em contraste com os menos de 2 debye das moléculas de água, explica o Science Alert.
O método da equipa, envolvendo a fotoassociação de três fótons, sugere que a criação de moléculas trilobitas deve ser possível com qualquer elemento que tenha um comprimento de dispersão de ondas negativo.
A criação e o estudo bem-sucedidos destas moléculas de trilobita Rydberg não apenas avançam o nosso entendimento do reino quântico, mas também têm potenciais aplicações no processamento de informações quânticas.
