Pesquisadores do Laboratório de Super-Espectroscopia (Laser), do Instituto de Física da UFRJ (IF/UFRJ), desenvolveram uma técnica inovadora para aprisionar íons a baixas temperaturas. A iniciativa é a primeira do tipo no Brasil e a primeira armadilha de Penning da América do Sul.
Utilizando a técnica denominada Sublimação de Matriz de Isolamento (MISu, acrônimo em inglês), desenvolvida pelo Laser/UFRJ, os pesquisadores formam ânions e cátions frios. A armadilha de Penning é um sistema no qual se utilizam campos magnéticos e elétricos estáticos para confinar íons em um pequeno espaço, pelo tempo necessário para que se possam realizar medições.
“O nosso objetivo é estudar moléculas frias e, para tentar entendê-las, na maioria das vezes, precisamos de um ambiente controlado. Inicialmente usamos uma temperatura de 4 graus Kelvin, que é cerca de -269º Celsius, a mesma do espaço sideral”, descreve Rodrigo Sacramento, professor do Instituto de Física envolvido na descoberta.
A molécula é colocada em estado sólido na máquina e submetida a pulsos de laser que conseguem separar os elementos presentes nela. A temperatura é, então, elevada a 20 graus Kelvin, o equivalente a -253° Celsius, transformando o sólido em gás.
“Com isso, eu consigo que os átomos estejam flutuando dentro da máquina e posso guiá-los com um campo magnético e aprisioná-los na armadilha, um espaço onde eles estão isolados e não podem tocar nas paredes. Assim, nós conseguimos estudar os elementos com mais precisão”, explica Sacramento.
O trabalho desenvolvido pelo Laboratório é considerado pesquisa de base, ou seja, um tipo de pesquisa que busca o desenvolvimento das ciências não necessariamente em aplicações práticas imediatas. Muitas vezes esses estudos contribuirão para aumentar o conhecimento sobre um tema e servirão de alicerce para o desenvolvimento de outras pesquisas.
Segundo Claudio Lenz Cesar, também professor do IF e líder da pesquisa, o domínio da tecnologia abre diversas oportunidades de aplicação.
“Essa técnica de gerar ânions de hidrogênio, que inventamos, é inédita, não se tinha nenhuma fonte de hidrogênio assim em baixa energia. Isso abre enorme gama de aplicações, seja em Física Fundamental, seja em estudos que nem imaginamos”.
Sacramento conta ainda que, para além da pesquisa de base, o Laser também está envolvido em projetos que buscam desenvolver tecnologia, como acontece com a parceria com a Petrobras, que utiliza o conhecimento adquirido durante a pesquisa de base para a criação de sensores para prospecção de gás e petróleo.
Uma das tecnologias aprimoradas com o projeto é o gravímetro óptico, um aparelho capaz de mediar a gravidade e encontrar áreas no solo em que a medida muda. “Quando se está procurando petróleo, minério de ferro, gás ou, até mesmo, água, medir a aceleração da gravidade é uma das formas de descobrir se existe uma fonte no solo de determinada área. Se tiver um bolsão de gás, por exemplo, a densidade da terra será diferente e, por consequência, a gravidade também”, exemplifica Sacramento.
De acordo com o pesquisador, o aparelho utilizado para o trabalho publicado na Communication Physics já está sendo desmontado para que seja possível construir outros experimentos.
“O bom de ser físico experimental é que você nunca está satisfeito. Não estamos tão preocupados com o resultado final, o que interessa é a jornada, é nela que você aprende as coisas”, conclui, brincando.