Cientistas retardaram uma reação química 100 bilhões de vezes para ver o que acontece: WebCuriosos
Os cientistas conseguiram observar pela primeira vez uma interação comum na química quântica, usando um computador quântico para acompanhar o processo a uma velocidade 100 mil milhões de vezes mais lenta que o normal.
Conhecido como um interseção cônicaas interações são conhecidos há muito tempo, mas geralmente acabam em mera femtossegundos – quatrilionésimos de segundo – impossibilitando a realização de observações diretas.
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Sydney, na Austrália, e da Universidade da Califórnia, em San Diego, monitorou a reação usando uma partícula carregada presa em um campo, permitindo-lhes seguir uma versão do processo que se arrastou por uma relativa eternidade.
“Usando nosso computador quântico, construímos um sistema que nos permitiu desacelerar a dinâmica química de femtossegundos para milissegundos”, diz Vanessa Olaya Agudelo, da Escola de Química da Universidade de Sydney.
“Isso nos permitiu fazer observações e medições significativas. Isso nunca foi feito antes.”
As interseções cônicas descrevem a rápida transferência de energia entre superfícies de energia potencial dentro das moléculas. Como tal, são melhor descritos utilizando a linguagem e a matemática da física quântica, envolvendo campos sobrepostos e mudanças de ondas no comportamento das partículas.
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Em termos químicos, as reações quânticas governam as reações baseadas na luz em todos os tipos de cenários, como a fotossíntese e as reações no olho humano.
O que tornou possível esta pesquisa atual foi a maneira especial como os cientistas conseguiram mapear a mudança do estado do elétron nas características de um sistema usando um computador quântico de íon presoonde os campos elétricos fazem a captura e os lasers fazem a manipulação.
Uma vez realizado esse complexo processo, a equipe conseguiu desacelerar tudo para que pudesse ser observado. Os cientistas comparam isso com observações da aerodinâmica em uma asa de avião em um túnel de vento.
“Nosso experimento não foi uma aproximação digital do processo – foi uma observação analógica direta da dinâmica quântica que se desenrolava a uma velocidade que podíamos observar,” diz Christophe Valahu, da Escola de Física da Universidade de Sydney.
Como as interseções cônicas são tão comuns em fotoquímicaa nova pesquisa será extremamente útil em muitas áreas de pesquisa. Mostra como novos insights podem ser encontrados através do trabalho conjunto de pesquisadores de diferentes áreas da ciência.
De modo mais geral, os computadores quânticos são muito promissores quando chega a simular todos os tipos de reações e interações. Uma melhor compreensão dos eventos mais rápidos e menores significa que temos uma ideia melhor de como utilizá-los.
“É através da compreensão desses processos básicos dentro e entre as moléculas que podemos abrir um novo mundo de possibilidades na ciência dos materiais, no design de medicamentos ou na captação de energia solar”, disse ele. diz Olaya Agudelo.
“Também poderia ajudar a melhorar outros processos que dependem de moléculas interagindo com a luz, como a criação da poluição atmosférica ou a destruição da camada de ozônio.”
A pesquisa foi publicada em Química da Natureza.
