Os cientistas revelam a dança secreta das moléculas no reino quântico!

Os cientistas revelam a dança secreta das moléculas no reino quântico!

Em 8 de agosto de 2025, pesquisadores da Goethe University Frankfurt relatarão progressos significativos na visualização de movimentos da mecânica quântica. Como parte de um projeto conjunto com o Instituto Max Planck de Física Nuclear e o XFEL europeu em Schenefeld, perto de Hamburgo, eles tornaram pela primeira vez o movimento do ponto zero da mecânica quântica visível em moléculas maiores. Este movimento ocorre mesmo à temperatura zero absoluto, o que significa que as moléculas não param mesmo quando estão no seu estado energético mais baixo.

A equipe examinou uma molécula complexa, a 2-iodopiridina (C5H4IN), que consiste em onze átomos. Os resultados foram publicados na renomada revista “Science”. O professor Till Jahnke explica que os átomos nas moléculas vibram de maneira acoplada e seus movimentos não são independentes. Durante a análise, foram registrados 27 modos de vibração diferentes da iodopiridina.

Método de explosão de Coulomb

Para estudar esses fenômenos da mecânica quântica, a equipe usou imagens de explosão de Coulomb (CEI). Este método permite que pulsos de laser de raios X removam elétrons dos átomos, resultando em uma configuração de íons carregados positivamente. Os núcleos atômicos se separam de forma explosiva, o que é descrito como um Big Bang microscópico. As medições revelaram que átomos carregados podem ser encontrados fora do nível molecular classicamente esperado, o que abriu novos insights sobre as flutuações quânticas.

O microscópio de reação COLTRIMS utilizado para esse fim, desenvolvido em Frankfurt, mede os tempos e locais de impacto dos detritos atômicos. Isto permite uma reconstrução exata da estrutura molecular. Os dados recolhidos foram originalmente registados noutra experiência no XFEL europeu em 2019 e a colaboração com físicos teóricos melhorou significativamente a interpretação destes dados de medição.

Perspectivas para pesquisas futuras

Os resultados desses estudos abrem novas perspectivas para o estudo de sistemas complexos de mecânica quântica, como os movimentos dos elétrons nas moléculas. Um projeto futuro, financiado como parte da estratégia de excelência federal e estadual, visa estudar moléculas maiores e criar filmes de seus movimentos resolvidos no tempo. A resolução temporal pode cair abaixo de um femtossegundo, o que promete avanços significativos na física e na química molecular.

As realizações científicas da equipe ilustram a importância da colaboração interdisciplinar na pesquisa moderna. Avanços como estes são cruciais para aprofundar a nossa compreensão dos processos físicos fundamentais nas moléculas e para ampliar ainda mais os limites da investigação em mecânica quântica. Estas descobertas, o puk.uni-frankfurt.de, cui-advanced.uni-hamburg.de assim como natureza.com amplamente documentados, representam um marco na física experimental.