Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um microscópio capaz de comprimir a luz de terahertz a dimensões microscópicas, permitindo observar oscilações quânticas em um material supercondutor. O trabalho, publicado em 4 de fevereiro de 2026 na revista Nature, detalha como o novo instrumento revelou o movimento coletivo de elétrons supercondutores no composto bismuto estrôncio cálcio cobre óxido (BSCCO).
Como funciona o novo microscópio
Ondas de terahertz situam-se entre micro-ondas e radiação infravermelha, vibrando mais de um trilhão de vezes por segundo. Apesar da frequência ideal para sondar átomos e elétrons, o comprimento de onda – da ordem de centenas de micrômetros – impedia o foco em amostras nanométricas. Para superar esse limite de difração, a equipe utilizou emissores espintrônicos, estruturas metálicas ultrafinas que geram pulsos de terahertz quando iluminadas por laser. Posicionada muito próxima ao emissor, a amostra recebe a radiação antes que ela se espalhe, concentrando o feixe em um ponto menor que seu comprimento de onda.
O conjunto óptico inclui ainda um espelho de Bragg, formado por camadas refletoras que filtram comprimentos de onda indesejados e protegem o material investigado da luz laser. A combinação permitiu sondar detalhes quânticos até então inacessíveis.
Observação de um “gel” supercondutor
No experimento, uma fina lâmina de BSCCO foi resfriada a temperaturas próximas do zero absoluto, condição em que o material se torna supercondutor. Durante a varredura, o microscópio registrou deformações pronunciadas no campo de terahertz, seguidas de pequenas oscilações. A análise indicou que essas flutuações eram geradas por um fluido de elétrons supercondutores vibrando, sem atrito, na mesma frequência da radiação incidente.
“Esse modo de oscilação era previsto, mas nunca havia sido visualizado diretamente”, afirmou Alexander von Hoegen, pesquisador de pós-doutorado no Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT e autor principal do estudo. O professor Nuh Gedik, também do MIT, destacou que o resultado inaugura uma nova forma de investigar fases quânticas em escala microscópica.
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Aplicações potenciais
Além de aprofundar o entendimento sobre supercondutores — incluindo a busca por materiais que operem em temperatura ambiente —, o instrumento pode ajudar a identificar substâncias que absorvem ou emitem terahertz, candidatas a componentes de futuras redes de comunicação sem fio mais rápidas que as atuais tecnologias de micro-ondas.
Colaborações e autoria
Assinam o trabalho Tommy Tai, Clifford Allington, Matthew Yeung, Jacob Pettine, Alexander Kossak, Byunghun Lee e Geoffrey Beach (todos do MIT), em parceria com pesquisadores da Universidade Harvard, dos Institutos Max Planck para Estrutura e Dinâmica da Matéria e para Física de Sistemas Complexos, além do Laboratório Nacional de Brookhaven.
Com informações de Nanowerk
