Hoje em dia, poucas pessoas tem um pensamento futurístico na possibilidade que conseguirmos puxar e empurrar objetos utilizando a luz. Quando nós olhamos para fora da janela em um dia sem nuvens, nós não vemos o Sol empurrar com os raios solares objetos aqui da Terra. Entretanto, a luz emite uma pequena força, e é apenas poderosa o suficiente para permitir que os cientistas consigam levitar nanodiamantes.

A pesquisa, publicada na The Optical Society, irá revolucionar uma nova geração de detectores microscópicos. O experimento foi realizado em duas fases, sendo a primeira realizada a fim que a luz do laser fosse usado para puxar a peça nanoscópica de diamante contra a gravidade para que ele flutue, enquanto o segundo estágio permitiu aos pesquisadores ver o que os comprimentos de onda da luz do diamante emitida, descobrindo assim a sua estrutura energética. Foram necessários dois lasers: um para prender e levitar o diamante e outro para estimulá-lo a emitir sua própria luz (fotoluminescência).

Esta não é a primeira vez que os diamantes foram levitados com um laser, porém as experiências anteriores foram sempre realizadas à pressão atmosférica ou sobre algum líquido. É a primeira vez o experimento tem sido feito em um vácuo.

Os nanocristais de diamantes tem a dimensão de 100 micrômetros de diâmetro, podendo ser comparado com o diâmetro médio do cabelo humano. Quando a experiência é realizada em pressão atmosférica, o nanodiamante é bombardeado por partículas de ar que adicionam forças adicionais que atuam sobre os nanodiamantes. No entanto, o experimento sobre o vácuo faz que com que as forças de colisão dos nanodiamantes se anulem, permitindo assim exercer o controle mecânico sobre eles”, explicou Levi Neukirch, autor da pesquisa.

Os pesquisadores conseguem livremente acompanhar o movimento do diamante. “Podemos medir a posição do diamante em 3D e criarmos um sinal com base na posição e a velocidade do nanodiamante”, relatou o pesquisador Nick Vamivakas, da Universidade de Rochester. Esta informação significa que os cientistas podem alterar as vibrações do nanodiamante, permitindo “amortecer” ativamente seu movimento”. Isto nos mostra que o nanodiamante pode ser usado como um instrumento de medição extremamente sensível.

Levi Neukirch e Nick Vamivakas em seu laboratório na Universidade de Rochester. Foto por J. Adam Fenster / Universidade de Rochester.

Levi Neukirch e Nick Vamivakas em seu laboratório na Universidade de Rochester. Foto por J. Adam Fenster / Universidade de Rochester.

Quando esta experiência é efetuada na presença de uma grande quantidade de pressão, o diamante pode ficar preso lá por horas. No entanto, a remoção de todo o ar no experimento apresenta alguns problemas bastante irritantes para os cientistas. Os diamantes são formados a grandes pressões, e parece que elas também se fundem a pressões muito baixas. Os nanodiamantes tem um tempo limite quando levitado pelo poderoso laser no vácuo.

O calor criado pelo laser no nanodiamante é geralmente aliviada por moléculas de ar, e o diamante permanece sólido. No entanto, no vácuo, não existe nenhuma fuga de calor e, eventualmente, o diamante desaparece em segundos.

A equipe vai continuar a sua investigação para tentar levitar diamantes que não se desintegrem a baixa pressão em segundos.

Fonte: Nature