Luz faz metais vibrarem 1 trilhão de vezes por segundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2026

A luz gera uma pressão no interior do material, que se espalha pelas camadas. Este efeito terá grande impacto na spintrônica, na plasmônica e até na química.
[Imagem: University of Potsdam]

Movimento induzido por luz

Há muito tempo conhecemos a pressão de radiação da luz, explorada em coisas como as velas solares, mas recentemente as possibilidades de usar a luz para manipular a matéria se multiplicaram com a descoberta do efeito inverso, com a luz funcionando como um freio, imitando um atrito físico.

E já há novidades: A luz pode sofrer uma espécie de alquimia dentro dos metais, sofrendo algo como uma transmutação, transformando-se de luz em movimento mecânico.

Jan-Etienne Pudell e colegas de várias instituições testemunharam pela primeira vez um pulso de luz - um pulso ultracurto de laser óptico - desencadeando vibrações extremamente rápidas na rede cristalina de estruturas metálicas em camadas. O detalhe é que essa aparente conversão de fótons em fônons não ocorreu pelo aquecimento da rede atômica do metal, mas sim pela pressão exercida por elétrons altamente energizados, também conhecidos como elétrons quentes.

"Isso nos surpreendeu," comentou Pudell, do Laboratório Europeu XFEL. "A oscilação não é causada pela pressão da rede aquecida, mas pela pressão dos elétrons, particularmente nas camadas de platina."

"Não estamos simplesmente vendo um metal aquecendo e se expandindo," acrescentou Matias Bargheer, da Universidade de Potsdam, na Alemanha. "Observamos que os próprios elétrons exercem pressão em menos de um trilionésimo de segundo e, de certa forma, golpeiam a superfície do metal de dentro para fora. Isso é extremamente empolgante para a química de camadas metálicas com espessura nanométrica, pois lança uma nova luz sobre as questões dos elétrons quentes, do calor, dos movimentos atômicos e de todas as reações químicas."

As vibrações mecânicas induzidas pela luz oscilam na faixa dos terahertz.
[Imagem: Jan-Etienne Pudell et al. - 10.1038/s41467-026-73927-y]

Vibrações em terahertz

A equipe estava trabalhando com sanduíches metálicos, neste caso formados por camadas de platina e cobre, estudando-os usando pulsos de laser na faixa dos femtossegundos (10^-15 segundo) e raios X.

Os pulsos de raios X permitem rastrear diretamente as mudanças estruturais profundas dentro do material. Assim, o experimento fornece informações detalhadas nos diversos níveis de profundidade, revelando como as diferentes camadas metálicas se deslocam após a excitação a laser.

Os resultados mostraram que as vibrações mecânicas que emergem dentro do metal, oscilando na frequência dos terahertz (um trilhão de vezes por segundo), surgem devido à pressão dos elétrons quentes na platina, pressão esta por sua vez devida à reflexão na superfície e nas interfaces entre os metais.

As oscilações dependem do impacto dos elétrons na superfície da camada de platina, através do qual a energia pode ser transferida para as moléculas ligadas à superfície. E os pesquisadores também descobriram que esses processos podem ser controlados ajustando a espessura de cada camada e variando o material de cada uma delas.

"Isso cria uma nova ligação experimental e conceitual entre a química plasmônica, a dinâmica dos elétrons de alta energia, o fluxo de calor e as mudanças estruturais ultrarrápidas," concluiu Bargheer.

Mais tópicos