DESY/Science Communication Lab
Num passo sem precedentes, cientistas da Universidade de Bath conseguiram manipular moléculas individuais durante um femtossegundo. A descoberta pode levar o controlo da matéria a um novo nível de precisão.
A descoberta dos cientistas ocorreu depois de um acaso de laboratório onde a certa altura, numa experiência-padrão na qual os cientistas esperavam acelerar uma reação ao introduzir um aumento na corrente elétrica, os resultados não foram os esperados.
Os resultados obtidos, diferentes dos habituais, levaram os cientistas a investigar o sucedido, tendo chegado à conclusão de que tinham “tropeçado” numa maneira de controlar uma molécula – mesmo que apenas durante um femtossegundo, ou seja, 10-15 segundos – algo como um “milésimo bilionésimo” de segundo. A descoberta abre um novo campo de possibilidades e avanços nas experiências em nano-escala.
Os cientistas da Universidade de Bath, em Inglaterra, descobriram que podiam obter controlo sobre a molécula aproximando um microscópio de digitalização por tunelamento (STM) da molécula em estudo.
“O nosso trabalho oferece um novo caminho para controlar moléculas isoladas e as suas reações”, afirmou Peter Sloan, um dos autores da pesquisa. “Trabalhar a estas escalas faz com que seja muito difícil executar o trabalho mas, com esta técnica, temos uma extrema resolução e reprodutibilidade”.
Os STM são utilizados para criar imagens 2D ou 3D a um nível atómico, digitalizando as superfícies com a ponta de uma sonda elétrica. Nas experiências realizadas pela equipa de investigadores, eram observados eletrões isolados a chocar e a reagir com a molécula em estudo através do uso de uma corrente muito pequena.
Curiosamente, para além de a descoberta ter sido casual, os resultados pouco habituais da experiência foram notados pela física Kristina Rusimova, uma das autoras da pesquisa, quando esta se encontrava de férias. A cientista decidiu então analisar os dados da experiência, acabando assim por encontrar durante o seu descanso os invulgares resultados – que podem abrir grandes possibilidades.
“Eram dados de uma experiência comum e padrão. Estávamos a fazê-la porque pensamos que tínhamos esgotado todas as coisas interessantes para fazer e esta era apenas uma última verificação”, contou Rusimova. “Contudo, os meus dados apareceram errados – todos os gráficos deviam estar para cima e os meus iam para baixo”.
A descoberta dessa anormalidade nos gráficos levou à descoberta de que, mantendo a ponta da sonda elétrica entre 600 e 800 bilionésimos de metro afastado da molécula, os eletrões após o impacto com a molécula, eram lançados 100 vezes mais rápido.
A experiência, apresentada num artigo publicado na sexta-feira na revista Science, revela assim que as moléculas isoladas de tolueno podem ser retiradas de uma superfície de silício de maneira controlada.
Os investigadores acreditam agora que possa existir um novo estado quântico na nano-escala entre a ponta do microscópio e a molécula. Esse novo canal criado para o eletrão viajar, reduz o tempo que este demora na molécula e reduz as hipóteses de reação.
A investigação também mostra que as experiências podem passar de passivas, ou seja, uma mera observação, para ativas, onde os cientistas têm a oportunidade de controlar as reações e basear novas experiências.
“O foco principal deste trabalho é desenvolver as ferramentas necessárias que nos permitam controlar a matéria em situações extremas“, afirmou Peter Sloan. “Seja a quebrar ligações químicas que a natureza não quer que quebremos, seja a produzir estruturas moleculares termodinamicamente proibidas”.
