Em um marco histórico para a ciência, uma equipe internacional de cientistas liderada pelo físico Tolulope Ajayi da Universidade de Ohio e do Laboratório Nacional de Argonne nos EUA, utilizou raios-X para caracterizar as propriedades de um único átomo, revelando o potencial dessa técnica para entender a matéria em seu nível mais fundamental.
Átomos, mesmo sem possuírem estruturas ósseas como os seres vivos, são as bases que constituem a matéria normal, incluindo nossos ossos. O entendimento de sua estrutura e funcionamento é fundamental para ampliarmos nossa compreensão sobre o Universo.
Tradicionalmente, a luz de raio-X de alta energia é utilizada para nos ajudar a entender átomos e moléculas e como eles estão arranjados, capturando feixes difratados para reconstruir suas configurações em forma de cristal. Porém, essa nova pesquisa mostra que raios-X podem ser usados para caracterizar o estado elemental e químico de apenas um único átomo, pois a distribuição de comprimento de onda dos raios-X é comparável ao tamanho de um átomo.
O estudo envolveu uma técnica que combina raios-X síncrotron com uma técnica de microscopia para imagens em escala atômica chamada microscopia de tunelamento de varredura. Essa combinação, conhecida como microscopia de tunelamento de varredura de raio-X síncrotron (SX-STM), emprega uma sonda condutora de ponta fina que interage com os elétrons do material de teste, processo conhecido como “tunelamento quântico”.
Ao tentar medir as propriedades de um único átomo de ferro, os pesquisadores descobriram que o sinal de raio-X só podia ser detectado quando a ponta da sonda estava localizada precisamente acima do átomo de ferro em sua estrutura supramolecular e em proximidade extremamente próxima. Este resultado confirma a detecção no regime de tunelamento, uma vez que o tunelamento é um fenômeno quântico.
Esta pesquisa notável liga raios-X síncrotron a um processo de tunelamento quântico e abre caminho para futuros experimentos de raios-X para a caracterização simultânea das propriedades elementares e químicas dos materiais no limite de um único átomo. Este avanço no estudo da mecânica quântica é, sem dúvida, tão significativo quanto o entendimento da estrutura dos ossos para a medicina.
Como a pesquisa científica foi publicada na prestigiosa revista Nature, essa inovação científica provavelmente trará impactos significativos para futuros estudos e avanços na área da física e química.
