Um novo artigo do físico da Universidade de Notre Dame Boldizsár Jankó e colegas oferece uma nova compreensão importante de um mistério duradouro na física química.

Mais de um século atrás, no alvorecer da mecânica quântica moderna, o físico vencedor do Prêmio Nobel Neils Bohr previu os chamados "saltos quânticos". Ele previu que esses saltos seriam devido a elétrons fazendo transições entre níveis de energia discretos de átomos e moléculas individuais. Embora polêmico na época de Bohr, tais saltos quânticos foram observados experimentalmente, e sua previsão verificada, nos anos 1980. Mais recentemente, com o desenvolvimento de técnicas de imagem de molécula única no início de 1990, foi possível observar saltos semelhantes em moléculas individuais.

Experimentalmente, esses saltos quânticos se traduzem em interrupções discretas da emissão contínua de moléculas individuais, revelando um fenômeno conhecido como intermitência fluorescente ou "piscando".

Contudo, enquanto certos casos de piscar podem ser atribuídos diretamente aos saltos quânticos originais de Bohr, muitos mais casos existem em que a intermitência de fluorescência observada não segue suas previsões. Especificamente, em sistemas tão diversos quanto proteínas fluorescentes, moléculas únicas e complexos de coleta de luz, fluoróforos orgânicos únicos, e, mais recentemente, nanoestruturas inorgânicas individuais, desvios claros das previsões de Bohr ocorrem.

Como consequência, virtualmente todos os fluoróforos conhecidos, incluindo pontos quânticos fluorescentes, varas e fios, exibem episódios inexplicáveis ​​de piscadas intermitentes em sua emissão.

A sabedoria prevalecente no campo da mecânica quântica era que os episódios de piscar ligado e desligado não estavam correlacionados. Contudo, em uma conferência de 2007 sobre o fenômeno patrocinada pelo Instituto de Ciências Teóricas de Notre Dame, que Jankó dirige, Fernando Stefani, da Universidade de Buenos Aires, apresentou uma pesquisa sugerindo que havia, na verdade, correlação entre esses eventos ligados e desligados. Nenhum modelo teórico disponível na época era capaz de explicar essas correlações.

Em 2008 Física da Natureza papel, Jankó e um grupo de pesquisadores que incluía o professor de química da Notre Dame Ken Kuno, o professor assistente visitante de física Pavel Frantsuzov e o ganhador do Prêmio Nobel Rudolph Marcus sugeriram que os intervalos de tempo ligado e desligado de pontos quânticos nanocristais intermitentes seguem distribuições universais de leis de potência. A descoberta forneceu a Jankó e outros pesquisadores da área as primeiras dicas para desenvolver uma visão mais profunda do mecanismo físico por trás da vasta gama de tempos de ativação e desativação na intermitência.

Em um novo artigo publicado no jornal Nano Letras , Jankó, Frantsuzov e o estudante de pós-graduação de Notre Dame Sándor Volkán-Kascó revelam que desenvolveram um modelo para o fenômeno do piscar que confirma o que Stefani observou experimentalmente. A descoberta é uma confirmação importante de que existe uma forte correlação entre o fenômeno ligado e desligado.

Se o processo de piscar pudesse ser controlado, pontos quânticos poderiam, por exemplo, fornecer melhor, imagem mais estável de células cancerosas; fornecer aos pesquisadores imagens em tempo real de uma infecção viral, como HIV, dentro de uma célula; levar ao desenvolvimento de uma nova geração de telas mais brilhantes para computadores, telefones celulares e outras aplicações eletrônicas; e até mesmo melhores luminárias para residências e escritórios.

o Nano Letras O papel representa outra etapa importante na compreensão das origens do fenômeno de piscar e na identificação de formas de controlar o processo.