Uma técnica para estabilizar a densidade de vapor de metal alcalino usando nanopartículas de ouro, assim, os elétrons podem ser acessados ​​para aplicações, incluindo computação quântica, resfriamento de átomos e medições de precisão, foi patenteado por cientistas da Universidade de Bath.

Vapores de metal alcalino, incluindo lítio, sódio, potássio, rubídio e césio, permitem que os cientistas acessem elétrons individuais, devido à presença de um único elétron na 'camada' externa dos metais alcalinos.

Isso tem um grande potencial para uma variedade de aplicações, incluindo operações lógicas, armazenamento e detecção em computação quântica, bem como em medições de tempo ultraprecisas com relógios atômicos, ou em diagnósticos médicos, incluindo cardiogramas e encefalogramas.

Contudo, um sério obstáculo técnico tem sido o controle confiável da pressão do vapor dentro de um espaço fechado, por exemplo, o tubo de uma fibra óptica. O vapor deve ser impedido de grudar nas laterais para manter suas propriedades quânticas, mas os métodos existentes para fazer isso, incluindo o aquecimento direto de recipientes de vapor são lentos, dispendioso, e impraticável em escala.

Cientistas da Universidade de Bath, trabalhando com um colega da Academia de Ciências da Bulgária, desenvolveram um método engenhoso de controlar o vapor, revestindo o interior dos recipientes com partículas de ouro nanoscópicas 300, 000 vezes menor que a cabeça de um alfinete.

Quando iluminadas com luz laser verde, as nanopartículas absorvem e convertem rapidamente a luz em calor, aquecendo o vapor e fazendo com que ele se disperse no recipiente mais de 1, 000 vezes mais rápido do que com outros métodos. O processo é altamente reproduzível e, além do que, além do mais, descobriu-se que o novo revestimento de nanopartículas preserva os estados quânticos dos átomos de metal alcalino que saltam dele.

O estudo é publicado em Nature Communications .

Professor Ventsislav Valev, do Departamento de Física da Universidade de Bath liderou a pesquisa. Ele disse:"Estamos muito entusiasmados com esta descoberta porque ela tem muitas aplicações em tecnologias atuais e futuras! Seria útil no resfriamento atômico, em relógios atômicos, em magnetometria e em espectroscopia de ultra-alta resolução. "

"Nosso revestimento permite um controle externo rápido e reproduzível da densidade de vapor e profundidade óptica relacionada, crucial para a óptica quântica nessas geometrias confinadas. "

Assoc. Prof Dimitar Slavov, do Instituto de Eletrônica da Academia de Ciências da Bulgária, acrescentou "Nesta prova de princípio, foi demonstrado que iluminar nosso revestimento supera significativamente os métodos convencionais e é compatível com os revestimentos de polímero padrão usados ​​para preservar estados quânticos de átomos únicos e conjuntos coerentes. "

Dra. Kristina Rusimova, um bolsista premiado no Departamento de Física, acrescentou:"Outras melhorias em nosso revestimento são possíveis ajustando o tamanho das partículas, composição do material e ambiente do polímero. O revestimento pode encontrar aplicações em vários recipientes, incluindo células ópticas, armadilhas magneto-ópticas, micro células, capilares e fibras ópticas de núcleo oco. "