p A física quântica de partículas massivas intrigou os físicos por mais de 80 anos, uma vez que prediz que mesmo partículas complexas podem exibir comportamento ondulatório - em conflito com nossas idéias cotidianas do que é real ou local. Uma equipe internacional de cientistas conseguiu agora fazer um filme que mostra a formação de um padrão de interferência de onda de matéria a partir de moléculas de corante simples que são tão grandes (até 0,1 mm) que você pode ver facilmente com uma câmera. p Isso visualiza as dualidades de partícula e onda, aleatoriedade e determinismo, localidade e deslocalização de uma forma particularmente intuitiva. Ver para crer:o filme de Thomas Juffmann et al. será publicado em 25 de março em Nature Nanotechnology .

p Uma estreia quântica com moléculas de corante como atores principais

p O físico Richard Feynman certa vez afirmou que os efeitos de interferência causados ​​por ondas de matéria contêm o único mistério da física quântica. Compreender e aplicar ondas de matéria para novas tecnologias também está no cerne da pesquisa realizada pela equipe de Nanofísica Quântica em torno de Markus Arndt na Universidade de Viena e no Centro de Ciência e Tecnologia Quântica de Viena.

p Os cientistas agora lançaram um filme que mostra a formação de um padrão de interferência quântica a partir de partículas únicas de ftalocianina que chegam estocasticamente depois que essas moléculas de corante altamente fluorescentes atravessaram uma nanograting ultrafina. Assim que as moléculas chegam à tela, os pesquisadores obtêm imagens ao vivo usando um microscópio de fluorescência de resolução espacial cuja sensibilidade é tão alta que cada molécula pode ser visualizada e localizada individualmente com uma precisão de cerca de 10 nanômetros. Isso é menos de um milésimo do diâmetro de um cabelo humano e ainda menos de 1/60 do comprimento de onda da luz da imagem.

p Um sopro de nada

p Nesses experimentos, as forças de van der Waals entre as moléculas e as grades representam um desafio particular. Essas forças surgem devido às flutuações quânticas e afetam fortemente o padrão de interferência observado. Para reduzir a interação de van der Waals, os cientistas usaram grades tão finas quanto 10 nanômetros (apenas cerca de 50 camadas de nitreto de silício). Essas grades ultrafinas foram fabricadas pela equipe de nanotecnologia em torno de Ori Cheshnovski na Universidade de Tel Aviv, que usou um feixe de íons focalizado para cortar as fendas necessárias em uma membrana independente.

p Nanopartículas sob medida

p Já neste estudo, os experimentos poderiam ser estendidos a derivados mais pesados ​​da ftalocianina, que foram feitos sob medida por Marcel Mayor e seu grupo na Universidade de Basel. Eles representam as moléculas mais massivas na difração de campo distante quântico até agora.

p Motivação e continuação

p As micro e nanotecnologias recentemente desenvolvidas e combinadas para gerar, difratar e detectar feixes moleculares será importante para estender experimentos de interferência quântica para moléculas cada vez mais complexas, mas também para interferometria de átomos.

p Os experimentos têm um componente fortemente didático:eles revelam o caráter de uma única partícula de padrões complexos de difração quântica em uma escala macroscópica que é visível a olho nu. Você pode vê-los emergir em tempo real e durar horas na tela. Os experimentos, portanto, tornam a dualidade onda-partícula da física quântica particularmente tangível e conspícua.

p Os experimentos têm um lado prático, também. Eles permitem acessar propriedades moleculares próximas a interfaces sólidas e mostram um caminho para futuros estudos de difração em membranas atomicamente finas.