Pela primeira vez, cientistas conseguiram desacelerar uma reação química usando computação quântica e uma câmera superlenta, alcançando uma redução de até 100 bilhões de vezes na velocidade da reação, como relatado em um estudo publicado na revista Nature Chemistry.
No estudo, os cientistas se concentraram na análise de uma reação chamada interseção cônica, uma estrutura geométrica comum na química, onde a energia entre duas superfícies é quase igual. Essa interseção cônica desempenha um papel crucial em diversos processos naturais, incluindo a absorção da luz na visão humana e na fotossíntese das plantas. Os pesquisadores têm buscado entender essas estruturas geométricas na dinâmica química desde a década de 1950, mas a principal dificuldade sempre foi a velocidade desses processos. Portanto, a capacidade de observação em uma câmera superlenta representa um avanço significativo para a química.
A pesquisa revelou que compreendendo esses processos fundamentais dentro e entre moléculas, abre-se um vasto campo de possibilidades na ciência dos materiais, design de medicamentos e na captação de energia solar, além de potencialmente melhorar outros processos dependentes da interação de moléculas com a luz, como a formação da poluição atmosférica e a degradação da camada de ozônio. A pesquisadora-chefe do estudo, Vanessa Olaya Agudelo, que é aluna de pós-doutorado, enfatizou que, normalmente, essas reações ocorrem em femtossegundos, uma fração minúscula de tempo, tornando-as virtualmente impossíveis de serem observadas. Para realizar o experimento, a equipe da Universidade de Sydney, na Austrália, empregou um computador quântico de íons aprisionados, que prende partículas quânticas em campos elétricos e as manipula com lasers.
A capacidade de desacelerar a reação química possibilitou aos cientistas realizar medições detalhadas do processo à medida que ele se desenrolava. Essa abordagem permitiu aos pesquisadores obter insights valiosos sobre as dinâmicas extremamente rápidas desses processos, abrindo caminho para responder a questões fundamentais na química e explorar novas possibilidades de pesquisa.
“Anteriormente, não tínhamos a capacidade de observar diretamente a dinâmica da ‘fase geométrica’, pois ocorre em uma escala de tempo extremamente rápida para investigação experimental… Graças às tecnologias quânticas, conseguimos superar esse desafio. Nosso experimento não foi uma simulação digital do processo; foi uma observação analógica direta da dinâmica quântica, ocorrendo em uma velocidade que pudemos registrar”, explicou o Dr. Christophe Valahu, autor principal do estudo.
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