Luz funciona como freio, imitando um atrito físico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/06/2026

O surpreendente é que uma quasipartícula dentro do nanotubo breca o nanotubo inteiro na água.
[Imagem: Tanuja Kistwal et al. - 10.1038/s41586-026-10632-2]

Atrito quântico induzido pela luz

Nanotubos de carbono mergulhados na água movem-se mais lentamente quando são irradiados com luz. Isto é surpreendente porque é exatamente o oposto do que se espera, já que a luz tipicamente aquece as partículas, colocando-as em movimento.

Esta descoberta, que desafia o comportamento convencional da física, demonstra que a luz pode funcionar como um "freio invisível" para pequenas partículas, retardando seu movimento. Embora o efeito só tenha sido demonstrado até agora em meio líquido, é um contraponto interessante à conhecida pressão de radiação da luz, ou momento da luz, explorada em várias técnicas que usam luz para manipular a matéria.

Ao irradiar nanotubos de carbono fluorescentes em solução aquosa com luz visível, Tanuja Kistwal e colegas da Universidade Ruhr Bochum, na Alemanha, observaram que a taxa de difusão das nanoestruturas diminui proporcionalmente à intensidade da luz.

O fenômeno inédito, batizado de fricção quântica induzida por luz, revela que o movimento desacelera devido a um acoplamento direto entre os elétrons do sólido (nanotubos) e as moléculas do líquido ao seu redor (água).

"O que é fascinante é que esse efeito desaparece completamente quando usamos nanotubos nos quais as excitações eletrônicas que levam à fluorescência - conhecidas como éxcitons - são atrapalhadas por defeitos [no nanotubo]. Isso significa que é a mobilidade dos éxcitons ao longo do nanotubo que está em troca direta com o ambiente e cria esse efeito de desaceleração," disse o professor Sebastian Kruss.

O efeito recém-descoberto deverá ser prontamente explorado na manipulação de nanopartículas e moléculas.
[Imagem: Tanuja Kistwal et al. - 10.1038/s41586-026-10632-2]

Luz funcionando como freio

Foi necessário fazer um bocado de simulações e cálculos numéricos para entender como uma quasipartícula (éxciton), que emerge dentro do nanotubo, consegue desacelerar o movimento de todo o objeto na água.

"Conseguimos demonstrar que os momentos dipolares flutuantes dos éxcitons nos nanotubos se acoplam diretamente aos movimentos coletivos das moléculas de água," explicou a professora Marialore Sulpizi. "Ocorre uma transferência de momento minúscula, porém mensurável. A água não é um meio liso para o nanotubo iluminado; em vez disso, há uma resistência na superfície que retarda o movimento."

Tradicionalmente, interfaces entre sólidos e líquidos são estudadas sob o pressuposto de que o fluido atua apenas como um meio passivo. Na verdade, o que ocorre é que a água funciona como um parceiro ativo na dissipação de energia, criando uma resistência interfacial que funciona como atrito físico.

"Este é um exemplo para os livros didáticos de como as interações de solvatação com o ambiente dominam propriedades físicas como o atrito. O conhecimento de que podemos controlar o atrito na interface com o líquido por meio da excitação eletrônica no sólido abre portas completamente novas na ciência dos materiais e na nanotecnologia," acrescentou a pesquisadora Martina Havenith.

A descoberta do atrito quântico induzido pela luz mostra que as fronteiras entre a física dos sólidos e a dos líquidos se tornam tênues em escala nanométrica. Controlar esse atrito com luz oferece potencial para aplicações nas quais processos de transporte em escalas de comprimento muito pequenas precisam ser direcionados com precisão, viabilizando o direcionamento controlado de nanopartículas ou moléculas em meios fluidos sem a necessidade de contato mecânico - fármacos no corpo humano, por exemplo.

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