Thread by @ea_sato

#FisicaThreadBR [Tunelamento Quântico]

Coisa de ficção científica?
Nada disso! O tunelamento é algo comprovado, bem entendido e que serve até mesmo para o funcionamento de microscópios!

Bora conhecer este famoso fenômeno do mundo microscópico?👇👇👇

[O que é?]

Tunelamento é a capacidade de algumas partículas de atravessar barreiras que seriam intransponíveis do ponto de vista clássico, pois elas n teriam energia suficiente para superá-la.

Pra gente que tá acostumado com o mundo clássico parece q a partícula teletransportou

[Visão clássica]

Imagine a seguinte situação: uma bolinha é arremessada contra um bloco de gelatina. Dependendo da energia, três coisas podem acontecer.

- A bolinha bate e volta.
- A bolinha entra na gelatina e fica presa.
- A bolinha atravessa o bloco.

[Visão Quântica]

No mundo microscópico, partículas se comportam como onda. E ondas passando de um meio para o outro tem um comportamento diferente.

Mesmo sem energia para superar a barreira, podemos ter uma parte da onda refletida e outra transmitida!

A parte transmitida tem a amplitude "absorvida" pelo meio de maneira exponencial.

Lembrando que a amplitude da onda indica a probabilidade de detectar a partícula em um determinado ponto. Assim, existe uma pequena probabilidade de detectar a partícula dentro da barreira.

Mas se a barreira é fina, a onda transmitida volta a se propagar. Assim podemos detectar a partícula do outro lado da barreira!! Isto é o chamado efeito túnel, ou tunelamento.

Pra ficar mais claro. Imagina uma parede INDESTRUTÍVEL, mas fininha. O que vai acontecer está demonstrado nesse gif (a barreira está em x = 0).

(Isto são ondas de probabilidade, logo existe chance de detectar a partícula em qualquer lado da barreira)

[Aplicação - STM]

"Ainnn Eduardo, pra que serve isso?"

Bom, só saber que existe já me deixa feliz como Físico, mas eu sei que vocês gostam de aplicação. Então vamos falar do microscópio de tunelamento de varredura (Conhecido como STM).

Este aparelho deu a Gerd Binning (direita) e Heinrich Rohrer (esquerda), o premio Nobel de Física de 1986. Ele permite visualizar a superfície de materiais em escala NANOMÉTRICA (1 bilionésimo de metro).

E funciona usando o principio de tunelamento!

Basicamente, temos uma agulha bem fina de material condutor que se aproxima da superfície do material sem tocá-lo. O espaço entre agulha e amostra age como uma barreira de potencial, mas os elétrons na superfície do material podem tunelar para a agulha!

Como vimos, quanto maior a largura da barreira, mais a onda tem sua amplitude diminuída, i.é, a probabilidade de tunelamento diminui.

Para o STM, isto implica que a corrente elétrica de tunelamento depende da distância da agulha para a superfície, fornecendo uma medida de dist.

Assim, é possível mapear toda a estrutura de um material usando a corrente de tunelamento! Isto foi um grande avanço para a Física e possibilitou um avanço imenso da nanotecnologia!

Olhem que imagens lindas!

Em 2013, usando um STM, a IBM lançou o "menor filme do mundo", record listado no Guiness. Batizado de "A boy and his atom", ele foi feito em stop motion, manipulando MOLÉCULAS DE CO2.

Confira:

E este é o fim desta thread, espero que tenham curtido! o/

Obrigado a @darkcelante pela sugestão de tema!