Os campos elétricos, extremamente fortes, que podem ser produzidos nas pontas de nanotubos de carbono sugerem que esses nanomateriais são fontes potenciais de elétrons por efeito de emissão de campo para uso em mostradores (displays) de baixa potência ou como detectores de gases altamente sensíveis. Entretanto, os nanotubos se apresentam na forma de feixes de tamanho irregular, dificultando a caracterização do campo elétrico e a geometria não é otimizada para ionizar os átomos de forma eficiente.

Em artigo recente, publicado na Physical Review Letters, Anne Goodsell, Ristroph Trygve, Golovchenko Jene e Lene Vestergaard Hau, da Universidade de Harvard, EUA, usaram a parte lateral, ao invés da ponta, de um único nanotubo de carbono carregado para ionizar individualmente átomos ultrafrios que, em seguida, foram detectados um por um. Usando o campo de toda a parede de um tubo, aumenta de forma considerável a probabilidade de "captura" dos átomos ultrafrios, que se movem com baixa velocidade.

Na experiêcia de Goodsell e colaboradores, uma nuvem de átomos neutros de rubídio que foi resfriada a 200 µK (0,000001 K), é lançada em direção a um nanotubo de carbono carregado que se liga horizontalmente a um orifício de 10 µm de largura, contido numa estrutura de silício. Os nanotubos de carbono polarizam os átomos nas proximidades, e um átomo após atingir uma distância limite começa a espiralar rapidamente em direção à parede do tubo (ver ilustração). Eventualmente, um elétron tunela do átomo para o nanotubo, criando um íon que é ejetado e detectado por um detector.

Representação da ionização de átomos ultrafrios com nanotubos de carbono.

Créditos: PRL.

O experimento combina nanotecnologia com átomos frios para demonstrar um novo tipo de detector integrado, de alta resolução, e capaz de detectar um átomo individual. Este desenvolvimento pode vir a ser capaz de resolver as franjas de interferência de ondas de matéria. Os autores acreditam também que esta técnica poderá ser utilizada para uma série de estudos fundamentais envolvendo diferentes átomos individuais.

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "Field Ionization of Cold Atoms Near the Wall of a Single Carbon Nanotube", de autoria de A. Goodsell, T. Ristroph, J. A. Golovchenko e L. V. Hau, foi publicado na revista Physical Review Letters, volume 104, 133002, http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.133002.

Physics (Tradução - AGS).

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