Nova ligação atômica

Descoberta de nova ligação atômica que pode revolucionar a computação quântica

Todos nós aprendemos na escola que existem dois tipos de ligações químicas: a ligação iônica, na qual dois átomos com desequilíbrio elétrico são mantidos juntos por foças de Coulomb, e a ligação covalente, na qual átomos compartilham um elétron de sua última camada.

Isso pode mudar. Usando programas de computador para simular o comportamento da molécula de hidrogênio (H₂) em um campo magnético forte, Kai Lange, Trygve Helgaker e alguns colegas da Universidade de Oslo, na Noruega, descobriram uma terceira ligação química, que só aconteceria em campos magnéticos muito fortes, do tipo que, na natureza, só poderiam ser encontrados em estrelas anãs brancas, magnetares e estrelas de nêutrons.

A equipe do prof. Lange examinou como o estado de energia mais baixo de uma molécula de hidrogênio era distorcido por um campo magnético. A molécula, com formato de um haltere, orienta-se em paralelo à direção do campo magnético, e a ligação se torna mais curta e mais estável. Quando um dos elétrons recebe um fóton de energia e vai para outro nível, o que normalmente iria romper a ligação, a molécula simplesmente gira de forma a ficar perpendicular ao campo e permanecer unida, formando a “ligação paramagnética perpendicular”.

Efeito semelhante provavelmente deve ocorrer com átomos de hélio, que normalmente não formam ligação nenhuma. Segundo o professor Helgaker, os átomos são mantidos unidos pela forma que seus elétrons dançam em torno das linhas de campo magnético. Dependendo da sua geometria, a molécula iria girar de forma a permitir que os elétrons girem em torno da direção do campo magnético.

Por enquanto esta nova ligação não pode ser testada em laboratório, já que se trata de um campo magnético de 10⁵ Tesla, 10.000 vezes mais fortes que qualquer campo magnético artificial já feito na Terra. Só para comparar, o campo magnético terrestre tem intensidade média de 40×10^-6 Tesla (40 micro Tesla), um humilde ímã de geladeira tem 5×10^-3 Tesla (5 mili Tesla), e o Grande Colisor de Hádrons tem bobinas capazes de gerar campos magnéticos com pouco mais de 8 Tesla. Em laboratórios que estudam o campo magnético, já se conseguiu campos de 30 a 40 Tesla. Além disso, um campo magnético com tanta intensidade iria destruir a máquina. Ou seja, a máquina para criar o campo magnético deixaria de ser uma máquina.

Mas se não dá para fazer um campo magnético tão forte, existe uma outra alternativa para testar a teoria em laboratório: usar átomos de Rydberg, átomos altamente excitados que podem ser do tamanho de um ponto da letra “i”. Como o tamanho da ligação entre estes átomos é muito grande, a interação de Coulomb é muito menor, e eles talvez possam ser usados para testar a hipótese. E, se estes átomos de Rydberg forem utilizados para guardar informação em um computador quântico, por exemplo, um campo magnético poderia ser utilizado para controlar a força da ligação entre eles.

Só que os pesquisadores também não têm certeza se esta ligação existe na natureza. Os campos magnéticos de anãs brancas, por exemplo, poderiam abrigar este tipo de ligação, mas isso não é conclusivo. Uma das maneiras de descobrir isto é usar modelos de física quântica para determinar como o espectro luminoso emitido por átomos envolvidos neste tipo de ligação seria modificado, e procurar por esta assinatura espectral na luz destas estrelas.[PhysicsWorld, PopSci, DailyMail, Nature][HypeScience]