Cientistas conseguem fazer placa de grafite levitar; entenda

Os resultados foram publicados em 18 de março na revista Applied Physics Letters, mas só foram divulgados mais recentemente, em 8 de abril. A pesquisa foi feita por cientistas que estudam materiais levitantes da Unidade de Máquinas Quânticas do OIST.

A equipe levitou uma fina lâmina de grafite em uma plataforma sem depender de fontes de energia externas, podendo auxiliar no desenvolvimento de sensores ultrassensíveis para medições precisas e eficientes.

Os pesquisadores revestiram quimicamente um pó de microesferas de grafite com sílica. Ao misturar o pó revestido em cera, formaram uma placa quadrada fina do tamanho de um centímetro que flutua acima de uma plataforma de ímãs dispostos em um padrão de grade.

Esse tipo de plataforma que não tem atrito poderia ter muitas aplicações, como em novos tipos de sensores quânticos para medir força, aceleração e gravidade. Como oscila sem perda energética, isso significa que uma vez colocada em movimento vai continuar oscilando por um grande período de tempo, mesmo sem entrada adicional de energia.

Reduzir o nível de energia é importante para tornar a plataforma mais sensível em seu uso como sensor. Além disso, o chamado "arrefecimento" do seu movimento em direção ao regime quântico pode abrir novas possibilidades para medições de precisão.

A forma cristalina do carbono encontrada no lápis, o grafite, é repelida fortemente por ímãs, que são altamente diamagnéticos. Ser um material diamagnético significa poder flutuar acima de campos magnéticos fortes.

Na experimentação, os pesquisadores fizeram o monitoramento contínuo do movimento na plataforma. Com essas informações, em tempo real, eles aplicaram uma força magnética de feedback para amortecer o seu movimento, resfriando e desacelerando o movimento.

“O calor causa movimento, mas ao monitorar continuamente e fornecer feedback em tempo real na forma de ações corretivas ao sistema, podemos diminuir esse movimento”, explica Jason Twamley, chefe da Unidade de Máquinas Quânticas do OIST, em comunicado. "O feedback ajusta a taxa de amortecimento do sistema, que é a rapidez com que ele perde energia, portanto, ao controlar ativamente o amortecimento, reduzimos a energia cinética do sistema, resfriando-o efetivamente."

Segundo o especialista, se a plataforma levitante for suficientemente resfriada, ela poderá superar até mesmo os gravímetros atômicos mais sensíveis desenvolvidos até hoje, que são instrumentos de última geração que utilizam o comportamento dos átomos para medir com precisão a gravidade.

“Alcançar esse nível de precisão requer uma engenharia rigorosa para isolar a plataforma de perturbações externas, como vibrações, campos magnéticos e ruído elétrico", considera Twamley. "Nosso trabalho contínuo se concentra em refinar esses sistemas para desbloquear todo o potencial desta tecnologia”.