Microscópio da IBM permite observar átomos em alta velocidade

Tecnologia tem aplicações potenciais em campos que incluem tecnologias de energia solar e armazenamento de dados

The New York Times | 10/10/2010 14:37

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Foto: Divulgação

Para Sebastian Loth, da IBM, computação quântica pode realizar cálculos impossíveis a qualquer supercomputador do mundo de hoje

Cientistas da IBM modificaram um microscópio de corrente de tunelamento para observar processos dinâmicos dentro de átomos individuais, numa escala de tempo um milhão de vezes mais rápida do que era anteriormente possível.

Os pesquisadores aperfeiçoaram uma técnica de medição na qual eles podem usar um pulso de voltagem extremamente curto para estimular um átomo individual, e então seguir com uma voltagem mais baixa para ler o estado magnético do átomo, ou giro, imediatamente depois.

As medições resultantes produzem o equivalente a um filme de alta resolução e alta velocidade do comportamento de um átomo.

O avanço tem aplicações potenciais em campos que incluem tecnologias de energia solar, armazenamento de dados de computador e computação quântica.

O microscópio de corrente de tunelamento foi inventado por pesquisadores da IBM em 1981, na Suíça. Atualmente, os sistemas estão em amplo uso e tornam possível obter imagens de átomos individuais. Embora tenham conquistado resoluções espaciais surpreendentes, eles têm sido menos precisos ao detalhar processos físicos que ocorrem tão rapidamente que sua duração é mensurada em nano segundos. Um nano segundo – um bilionésimo de um segundo – está para um segundo assim como um segundo está para trinta anos, basicamente.

“Essa técnica é realmente boa, pois permite que mensuremos como as coisas mudam com o tempo”, afirmou Michael Crommie, físico da Universidade da Califórnia, em Berkeley. “Obviamente, as pessoas vêm fazendo isso com outras técnicas por muitos anos, mas é algo que se mostrou muito difícil de fazer em escalas de tempo muito pequenas”.

Os pesquisadores disseram que o ritmo real de mudanças na orientação magnética dos átomos que eles conseguiram medir é muitas vezes mais rápido que até mesmo a nova técnica. Mas eles são capazes de desacelerar aspectos do processo, que é descrito como “giro”, de forma que possam observá-lo na escala de nano segundos.

O giro pode ser ligado à orientação constantemente em mutação de uma barra de ímã em escala atômica, segundo Andreas J. Heinrich, físico do Centro de Pesquisa IBM Almaden, em San Jose, Califórnia.

“Antes nós tínhamos o microscópio de corrente de tunelamento, que nos permitia acompanhar tudo até a escala atômica”, disse ele, “mas não tínhamos a habilidade para acompanhar esses rápidos processos. Hoje podemos oferecer uma combinação de alta velocidade e alta resolução especial; estamos tentando acelerar a nanociência”.

Ele disse que uma das perguntas que os pesquisadores estão tentando responder é quantos átomos são necessários para armazenar um único bit de informação magnética. A nova técnica permitirá que os cientistas espreitem um mundo liliputiano, onde 1’s e 0’s magnéticos são lidos e escritos por modernos computadores digitais. Essa habilidade deve levar a uma melhor compreensão das estruturas extraordinariamente pequenas que ficam no núcleo dos sistemas de memória digital e magnética.

Isso também lhes proporcionará uma ferramenta para construir uma geração de computadores baseada em efeitos mecânicos quânticos. Enquanto a unidade básica dos computadores digitais é atualmente de 1 bit – um 1 ou um 0 –, pesquisadores estão projetando sistemas nos quais um bit quântico, ou qubit, será capaz de representar 1 e 0 simultaneamente.

“Com a computação quântica, a ideia é quebrar o paradigma da computação comum, que usa 1’s e 0’s para computar”, explicou Sebastian Loth, cientista da IBM. “A computação quântica é interessante porque oferece a habilidade de realizar cálculos impossíveis a qualquer supercomputador do mundo de hoje”.

Tradução: Pedro Kuyumjian
 

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