Nanomicrofone consegue captar partículas individuais de som

Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos EUA, criaram um nanomicrofone tão sensível, que é capaz de detectar os fônons, tidos como partes indivisíveis de movimento ou quanta, que se manifestam como som ou calor. Ao contrário da maioria das substâncias do nosso mundo, as energias dos fônons são restritas e aparecem como fragmentos ou segmentos distintos.

Antes, não era possível medir os fônons

Antes do microfone quântico, os cientistas não conseguiam medir os fônons individualmente porque os espaços entre seus segmentos (as diferenças entre seus estados de energia) são diminutos.

O pesquisador responsável pela construção do nanomicrofone, Patricio Arriola, explica que “um fônon corresponde a uma energia dez trilhões de vezes menor do que a energia necessária para manter uma lâmpada ligada por um segundo”. A inviabilidade para pedir o número de fônons com um microfone comum começa a partir do momento que a própria atividade já produz energia suficiente para distorcer a energia que deveria ser medida.

Em um microfone comum, os deslocamentos das ondas sonoras são convertidos em tensões elétricas mensuráveis. Como não é possível descobrir a posição de um objeto quântico sem alterá-la, o método convencional foi descartado.

Microfone quântico visto através do microscópio. (Fonte: Universidade de Stanford/Patricio Arriola/Divulgação)

As possibilidades do microfone quântico

A partir do microfone quântico, os físicos vão medir o número de fônons diretamente nas ondas sonoras. Para isso, eles vão utilizar a escala dos estados de Fock, onde cada estado possui um nível, e cada nível só é atingido com base num certo número de fônons gerado.

O microfone quântico possui ressonadores nanomecânicos que geram fônons em diferentes estados. Suas estruturas periódicas atuam como espelhos para o som, que, ao receber um estímulo que produza um “defeito” nas redes artificiais, permitem que os fônons sejam presos entre essas estruturas.

Os fônons aprisionados, e em movimento, vão gerar níveis de energia relativos à sua quantidade, dessa forma, se fazendo contáveis para os pesquisadores.

A invenção deve ajudar no desenvolvimento de computadores quânticos acústicos menores e mais eficientes, dispositivos de armazenamento para futuras máquinas quânticas, sensores quânticos, lasers sonoros, entre outros.

Fonte: Inovação Tecnológica