p Em um artigo recente publicado em Nature Nanotechnology , Joel Moser e colegas do ICFO do grupo de pesquisa NanoOptoMechanics liderado pelo Prof. Adrian Bachtold, junto com Marc Dykman (Michigan University), relatam um experimento no qual um ressonador mecânico de nanotubo de carbono exibe fatores de qualidade de até 5 milhões, 30 vezes melhor do que os melhores fatores de qualidade medidos em nanotubos até hoje. p Imagine que o anfitrião de um jantar tenta chamar a atenção de seus convidados dando um único toque de sua colher de ostra em seu copo de cristal. Agora, Imagine, para o espanto de todos, que o vidro de cristal vibra por vários longos minutos, produzindo um som de toque claro. Certamente os convidados ficariam maravilhados com este tom de cristal quase sem fim. Alguns podem até querer investigar a origem desse fenômeno em vez de ouvir a fala do anfitrião.

p O segredo de um sistema vibratório ininterrupto imaginário está no fato de que ele dissipa muito pouca energia. A dissipação de energia de um sistema vibratório é quantificada pelo fator de qualidade. Em laboratórios, conhecendo o fator de qualidade, os cientistas podem quantificar por quanto tempo o sistema pode vibrar e quanta energia é perdida no processo. Isso permite que eles determinem o quão preciso o ressonador pode ser ao medir ou detectar objetos.

p Os cientistas usam ressonadores mecânicos para estudar todos os tipos de fenômenos físicos. Hoje em dia, ressonadores mecânicos de nanotubos de carbono são muito procurados por causa de seu tamanho extremamente pequeno e sua excelente capacidade de detectar objetos em nanoescala. Embora sejam sensores de massa e força muito bons, seus fatores de qualidade têm sido um tanto modestos. Contudo, a descoberta feita pelos pesquisadores do ICFO é um grande avanço no campo da nano mecânica e um ponto de partida empolgante para futuras tecnologias inovadoras.

p O que é um ressonador mecânico?

p Um ressonador mecânico é um sistema que vibra em frequências muito precisas. Como uma corda de violão ou corda bamba, um ressonador de nanotubo de carbono consiste em um minúsculo, estrutura tipo ponte vibrante (corda) com dimensões típicas de 1m de comprimento e 1nm de diâmetro. Se o fator de qualidade do ressonador for alto, a corda vibrará em uma frequência muito precisa, permitindo assim que esses sistemas se tornem sensores atraentes de massa e força, e sistemas quânticos emocionantes.

p Por que essa descoberta é tão importante?

p Por muitos anos, os pesquisadores observaram que os fatores de qualidade diminuíram com o volume do ressonador, isto é, quanto menor o ressonador, menor o fator de qualidade, e por causa dessa tendência, era impensável que os nanotubos pudessem exibir fatores de qualidade gigantescos.

p Os gigantescos fatores de qualidade que os pesquisadores do ICFO mediram não foram observados antes em ressonadores de nanotubos, principalmente porque seus estados vibracionais são extremamente frágeis e facilmente perturbados quando medidos. Os valores detectados pela equipe de cientistas foram alcançados através do uso de um nanotubo ultralimpo a temperaturas criostato de 30mK (-273,12 Celsius- mais frio que a temperatura do espaço exterior!) E empregando um método de ruído ultrabaixo para detectar vibrações minúsculas rapidamente enquanto reduz o máximo possível o ruído eletrostático.

p Joel Moser afirma que encontrar esses fatores de qualidade tem sido um desafio, pois "os ressonadores de nanotubos são extremamente sensíveis às cargas elétricas circundantes que flutuam constantemente. Este ambiente tempestuoso afeta fortemente nossa capacidade de capturar o comportamento intrínseco dos ressonadores de nanotubos. Por esse motivo, tivemos que tirar um grande número de instantâneos do comportamento mecânico do nanotubo. Apenas alguns desses instantâneos capturaram a natureza intrínseca da dinâmica do nanotubo, quando a tempestade cedeu momentaneamente. Durante esses curtos, momentos calmos, o nanotubo revelou seu fator de qualidade ultra-alto para nós ".

p Com a descoberta de tais fatores de alta qualidade a partir deste estudo, Os cientistas do ICFO abriram um novo reino de possibilidades para aplicações de detecção, e experimentos quânticos. Por exemplo, ressonadores de nanotubos podem ser usados ​​para detectar spins nucleares individuais, o que seria um passo importante para a ressonância magnética (MRI) com resolução espacial em nível atômico. Para o momento, Adrian Bachtold comenta que "alcançar a ressonância magnética em nível atômico seria fantástico. Mas, por esta, primeiro teríamos que resolver vários problemas tecnológicos extremamente desafiadores. "