domingo, 28 de novembro de 2010

Vem aí o LHC das moléculas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/11/2010

Colisão de moléculas

Não foi por acaso que o LHC e todos os outros aceleradores e colisores de partículas fizeram sua fama: eles se tornaram a principal ferramenta da física ao permitir o estudo detalhado das partículas eletricamente carregadas.

Então, o que poderia significar para a própria física, para a química e para a biologia um acelerador capaz de manipular "partículas" não carregadas, como átomos neutros e moléculas?

"Isto irá nos permitir fazer estudos de colisão de uma forma radicalmente nova," responde Cynthia Heiner, que vem trabalhando em seu próprio LHC das moléculas há anos.


Na verdade, um colisor de moléculas permitirá o estudo detalhado das reações químicas, mostrando seus estágios em frações infinitamente pequenas de tempo, revelando aos cientistas o que determina o estabelecimento das ligações químicas e o que faz com que elas se quebrem.

Síncrotron molecular

Agora, Heiner e seus colegas do Instituto Fritz Haber, da Alemanha, finalmente conseguiram construir o primeiro protótipo funcional de um "síncrotron molecular", o equivalente de um síncrotron capaz de lidar com moléculas polares.

O equipamento consiste em uma armadilha na qual as moléculas, em vez de alcançarem uma energia potencial mínima em um ponto específico do espaço, assumem uma energia potencial mínima dentro de um círculo.

Enquanto acelerar partículas carregadas é fácil devido à sua interação com campos eletromagnéticos, os pesquisadores tiveram que usar campos elétricos não-homogêneos, que interagem com as moléculas polares.

No experimento foram utilizadas moléculas de amônia que, mesmo sendo neutras, têm uma distribuição irregular dos elétrons.

Acelerador de moléculas

Em vez de construir uma pista com quilômetros de extensão, os cientistas aprisionaram um pacote denso de moléculas, com 3 milímetros de largura, dentro de um dispositivo circular de meio metro de diâmetro.

Ao longo do anel do síncrotron molecular, 40 segmentos de múltiplos pólos geram campos variáveis que guiam as moléculas. O protótipo consegue manter as moléculas estáveis por centenas de voltas, o equivalente a fazê-las circular por um anel de mais de 1,5 km de extensão.

O acelerador de moléculas é formado por duas metades conectadas, mas mantendo um intervalo de 2 mm entre as duas metades. Cada vez que o aglomerado de moléculas passa por essa lacuna, os campos magnéticos são alternados para focalizá-las na direção longitudinal, o que anula sua tendência a se dispersar.

Os cientistas acreditam que essa disposição facilitará a injeção de novos pacotes de moléculas, que entrarão no anel sem afetar as moléculas já armazenadas.

Isto é essencial para o próximo passo da pesquisa, que será a tentativa de fazer as moléculas colidirem, o que permitirá não apenas o estudo das próprias moléculas, mas também das reações químicas entre elas.
Bibliografia:

Multiple Packets of Neutral Molecules Revolving for over a Mile
Peter C. Zieger, Sebastiaan Y. T. van de Meerakker, Cynthia E. Heiner, Hendrick L. Bethlem, André J. A. van Roij, Gerard Meijer
Physical Review Letters
18 October 2010
Vol.: 105, 173001 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.173001

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