Bússolas atômicas vão melhorar imagens cerebrais, navegação e muito mais

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/04/2025

Menor b?ssola do mundo

A spintr?nica e mesmo alguns tipos de qubits baseiam-se na explora??o do spin dos ?tomos e algumas part?culas subat?micas, um "giro" que ? uma propriedade de natureza magn?tica.

Christopher Kiehl e colegas da Universidade do Colorado, nos EUA, propuseram agora um meio de levar a explora??o desse magnetismo at?mico ao limite: Eles constru?ram a b?ssola definitiva, cuja "agulha" ? formada por um ?nico ?tomo.

Kiehl descobriu uma nova maneira de medir a orienta??o de campos magn?ticos usando um ?nico ?tomo, o que dever? permitir n?o apenas a miniaturiza??o definitiva das b?ssolas, mas tamb?m criar uma s?rie de novos sensores que operam no regime qu?ntico, desde eletrodos que mapeiam a atividade do c?rebro humano at? dispositivos para melhorar a navega??o dos avi?es.

"Voc? pode pensar em cada ?tomo como uma agulha de b?ssola," disse o pesquisador Dawson Hewatt. "E temos um bilh?o de agulhas de b?ssola, o que poderia resultar em dispositivos de medi??o realmente precisos."

Magnet?metro mede intensidade e dire??o

N?o ? simples medir campos magn?ticos no mar de magnetismo em que vivemos, do campo magn?tico da Terra aos min?sculos pulsos de energia magn?tica que s?o liberados cada vez que um dos nossos neur?nios dispara. E tamb?m n?o d? para simplesmente pegar um ?tomo com uma pin?a e sair usando-o para fazer medi??es por a?.

A equipe resolveu as duas coisas usando uma pequena c?mara fria contendo bilh?es de ?tomos do elemento rub?dio, na forma de vapor. Esses ?tomos s?o afetados pelos campos magn?ticos mais fr?geis, e as mudan?as na energia que os ?tomos experimentam podem ser medidas usando um laser. A equipe chama a abordagem de "magnet?metro bombeado opticamente".

? claro que j? existiam sensores magn?ticos spintr?nicos, mas eles s? eram capazes de medir a intensidade do campo magn?tico. A novidade agora ? que o novo sensor consegue medir a dire??o em que o campo magn?tico est? apontando, e fazer isso sem qualquer necessidade de calibra??o pr?via com um campo magn?tico de refer?ncia.

Isto foi feito usando uma antena de micro-ondas como refer?ncia, o que permite que os pr?prios ?tomos corrijam quaisquer mudan?as na refer?ncia ao longo do tempo. Ao receber o sinal de micro-ondas, a estrutura interna de cada ?tomo "balan?a" ligeiramente, uma esp?cie de dan?a que traz muitas informa??es. "Podemos ler essas oscila??es, que nos informam sobre a for?a das transi??es de energia pelas quais os ?tomos est?o passando, o que ent?o nos informa sobre a dire??o do campo magn?tico," disse a professora Cindy Regal, coordenadora da equipe.

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