Cientistas da Universidade ITMO desenvolveram e aplicaram um novo método para analisar o campo eletromagnético dentro das armadilhas iônicas. Pela primeira vez, eles explicaram os desvios de campo dentro das armadilhas de radiofrequência não lineares. Isso nos leva a reconsiderar as perspectivas de aplicações de armadilhas não lineares, incluindo resfriamento de íons e estudos de fenômenos quânticos. Os resultados são publicados no Journal of Physics B .

As armadilhas de íons podem localizar e restringir partículas individuais carregadas em um espaço confinado para manipulações subsequentes com essas partículas, como deslocamento ou até mesmo resfriamento. O resfriamento de um íon basicamente significa reduzir sua energia cinética, que "congela" quase completamente este íon. Os cientistas acreditam que, no futuro, essa técnica ajudará a observar os fenômenos quânticos a olho nu.

Os tipos de armadilhas de radiofrequência diferem na freqüência e na configuração do campo dentro delas. Para resfriar partículas não carregadas, geralmente são usadas armadilhas ópticas mais convenientes. Contudo, armadilhas de radiofrequência permitem o resfriamento de partículas carregadas para temperaturas mais baixas.

Os físicos da Universidade ITMO estudam ativamente as armadilhas de radiofrequência e procuram novas maneiras de torná-las mais eficazes. Em sua nova pesquisa, eles propuseram uma nova abordagem para uma análise mais precisa do campo eletromagnético dentro de uma armadilha de radiofrequência não linear. Ao contrário das armadilhas lineares simples, em que um íon é restringido em apenas um ponto da área de armadilha, partículas em armadilhas não lineares podem ser "capturadas" em vários pontos. Modelos desenvolvidos anteriormente eram apropriados apenas para armadilhas simples, uma vez que eles não poderiam explicar a violação de simetria de campo que ocorre em armadilhas não lineares. O modelo proposto é mais universal, pois explica a quebra de simetria e é adequado para descrever armadilhas simples e complexas.

"Nossa pesquisa, que resultou em uma nova técnica, começou com uma xícara de café. Gosto muito e costumo usar uma máquina de café no trabalho. Irritantemente, minha xícara sempre desliza na bandeja durante o preparo do café. E cada vez que o faz em direções diferentes, o que significa que isso não é causado pela inclinação geral da máquina. Eu estudei a literatura sobre vibromecânica e cheguei à conclusão de que o chamado atrito não linear é o culpado. Então percebi que esse fenômeno pode ser encontrado nas armadilhas de radiofrequência que estudamos. Aplicamos o método de separação completa de movimento convencionalmente usado em vibromecânica e repentinamente descobrimos que isso permite descrever a quebra de simetria anteriormente inexplicada nas armadilhas! ", Diz Semyon Rudyi do Laboratório de Óptica Não Linear da Universidade ITMO.

Os cientistas testaram seu método em dados experimentais obtidos em estudos anteriores. Modelos antigos de armadilha de radiofrequência não foram capazes de explicar desvios estranhos que ocorrem em armadilhas não lineares, o que limitou as perspectivas de aplicações de armadilhas não lineares. No âmbito do modelo proposto, esses desvios foram plenamente justificados. A nova abordagem ajuda a prever e controlar a localização de partículas carregadas para diferentes posições e tensões do eletrodo. Isso é necessário para criar traps de radiofrequência mais eficientes para várias aplicações.

“Embora este trabalho seja teórico, está intimamente relacionado à prática. Nosso grupo desenvolve novos projetos de armadilhas de radiofrequência e as constrói para, consequentemente, localizar várias partículas carregadas. Também investigamos teoricamente os nanocristais resfriados profundamente nessas armadilhas, uma vez que essas partículas podem modelar efeitos quânticos. Nossos estudos muitas vezes trazem resultados interessantes inesperados e nos aproximam da interação com fenômenos quânticos, "observa Tatiana Vovk do Laboratório de Modelagem e Projeto de Nanoestruturas da Universidade ITMO.