Receita quântica fica melhor polvilhada com açúcar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/06/2024

A metassuperfície, com suas nanoantenas em forma de cruz, recebe uma fina camada de açúcar. O espelho acima garante que a luz seja capturada para formar um modo fotônico interagindo fortemente com a glicose.
[Imagem: University of Ottawa]

Receita quântica

Experimentos envolvendo a mecânica quântica não costumam lembrar nem um pouco uma receita que fazemos na cozinha, nem mesmo nos materiais, que tipicamente precisam ser ultrapuros e estáveis, e ainda assim produzem resultados que causam muita controvérsia antes que a comunidade científica dê a aprovação final da receita.

Por isso surpreendeu o trabalho de Ahmed Jaber e colegas da Universidade de Ottawa, no Canadá, que foram ao armário da cozinha para criar uma receita que combina matéria orgânica e luz para criar estados quânticos que mesclam luz e matéria.

A equipe projetou um sistema planar bidimensional de nanoantenas que captura luz. Esse tipo de superfície é mais conhecido como uma metassuperfície, compondo um novo tipo de ressonador.

A novidade é que os pesquisadores descobriram que depositar uma fina camada de açúcar sobre a metassuperfície induz um forte aumento na interação com a luz, que parece gostar muito do "doce sabor" das moléculas de glicose no açúcar. Um espelho localizado logo acima da metassuperfície garante que a luz seja capturada para formar um modo fotônico (um feixe colorido do arco-íris) interagindo fortemente com a glicose.

"Apresentamos uma técnica inovadora e eficiente para sintetizar materiais orgânicos quânticos combinando luz e matéria. Quando a luz na região do infravermelho distante - em frequências terahertz (THz) - fica presa dentro de um material orgânico, ela pode se fundir com as moléculas, resultando em um estado quântico que apresenta propriedades únicas que são de interesse crescente devido à sua aplicação potencial na modificação das propriedades físicas e químicas da matéria," disse o professor Jean-Michel Ménard, coordenador da equipe.

O forte acoplamento entre luz e matéria deve-se ao revestimento de glicose.
[Imagem: Ahmed Jaber et al. - 10.1038/s41467-024-48764-6]

Estados quânticos em materiais orgânicos

Os estados quânticos envolvidos podem ser muito úteis para pesquisas básicas, mas também o são para desenvolvimentos tecnológicos, só surgindo sob condições muito específicas. Eles tipicamente são obtidos com "armadilhas fotônicas", dispositivos capazes de confinar efetivamente a luz dentro de um espaço muito pequeno e por um tempo longo o suficiente para que os fótons interajam fortemente com as moléculas.

Criá-los em materiais orgânicos amplia ainda mais seu interesse.

"Esses resultados nos aproximam de sermos tecnologicamente capazes de colher algumas das propriedades únicas dos sistemas quânticos que consistem em um estado hibridizado de luz e matéria," disse o professor Jean-Michel Ménard, coordenador da equipe. "No futuro, acreditamos que esta abordagem poderá ajudar a regular alguns processos moleculares, levando à aplicação na medicina para diagnósticos rápidos e potencialmente novas estratégias terapêuticas."

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