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Física & Química

Menor máquina de RM do mundo capturou campo magnético de átomo

Campo magnético de átomo. Imagem: Wilke et al., Nature Physics, 2019

Em técnica inédita, cientistas utilizaram a menor máquina de ressonância magnética do mundo e conseguiram capturar o campo magnético de átomo. A descoberta não somente irá melhorar a pesquisa quântica, como também nos dará uma melhor compreensão das escalas que permeiam o mundo subatômico.

Os pesquisadores envolvidos na descoberta são do Centro de Nanociência Quântica (QNS) do Instituto de Ciência Básica (IBS) da Universidade Ewha Womans, na Coreia do Sul.

“Eu sou muito contente com estes resultados,” disse o físico Andreas Heinrich do IBS. “É, por certo, um marco no nosso campo e tem implicações muito promissoras para a investigação futura”.

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Máquinas de Ressonância Magnética conseguem criar imagens detalhadas do interior do corpo de uma pessoa. Usando campos magnéticos fortes e ondas de rádio, as máquinas de RM detectam a densidade de spins – os ímãs fundamentais em elétrons e prótons – no corpo humano, tudo isso sem produzir efeitos colaterais.

As máquinas mudam temporariamente a forma como os bilhões de prótons no corpo da pessoa giram. A partir daí elas analisam a energia liberada por esses prótons uma vez que retornam ao seu estado normal. Mas para scanners médicos de RM, isso precisa estar ocorrendo em massa, com bilhões de prótons, para que os sensores o detectem.

Os pesquisadores mostram que esse processo agora também é possível para um átomo individual em uma superfície.

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Para reduzir o processo a escalas muito mais finas, a equipe usou um microscópio de túnel de varredura – que consiste em uma ponta de metal atomicamente afiada – que pode obter imagens de superfícies na escala atômica, passando uma agulha extremamente fina sobre elas.

LEIA TAMBÉM: Detectado movimento atômico em quatro dimensões pela primeira vez 

“Acontece que a interação magnética que medimos depende das propriedades de ambos os spins, o da extremidade e o da amostra”, diz o autor principal, Dr. Philip Willke, do QNS. “Por exemplo, o sinal que vemos para os átomos de ferro é muito diferente daquele para os átomos de titânio. Isso nos permite distinguir diferentes tipos de átomos por sua assinatura de campo magnético e torna nossa técnica muito poderosa”.

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Interações do campo magnético entre o átomo e o instrumento. Imagem: Wilke et al., Nature Physics, 2019

“A capacidade de mapear os spins e seus campos magnéticos com precisão inimaginável nos permite obter um conhecimento mais profundo sobre a estrutura da matéria e abre novos campos de pesquisa básica”, diz o Prof. Andreas Heinrich, Diretor da QNS.

Os pesquisadores envolvidos acreditam que essa nova tecnologia será extraordinariamente útil no mapeamento das propriedades magnéticas e de spin não apenas de átomos individuais, mas também de estruturas maiores, como as de moléculas.

Ademais, ela também poderia ser usada para caracterizar e controlar sistemas quânticos, o que, claro, seria muito útil para o desenvolvimento do campo da computação quântica.

FONTE: The World’s Smallest MRI Machine Just Captured The Magnetic Field of a Single Atom [ScienceAlert]

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