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Nanotecnologia

Sensores quânticos chegam para detonar fronteiras da precisão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/02/2019

Sensores quânticos chegam para detonar fronteiras da precisão
Matriz de sensores mecânicos em um chip de silício, lidos com laser e controlados eletricamente. Cada sensor é capaz de detectar o movimento com resolução melhor do que a largura de um nêutron.
[Imagem: Christopher Baker]

Sensores quânticos

Da medição da inclinação dos celulares e da aceleração dos automóveis aos mais delicados exames médicos, os sensores se tornaram uma das tecnologias mais utilizadas em todo o mundo.

E não é uma tecnologia estática: Estamos chegando agora ao reino dos sensores quânticos.

Embora muitos sensores já utilizados interajam com o que estão tentando detectar em nível molecular e atômico, o campo dos sensores quânticos refere-se mais propriamente aos sensores que atingiram o limite da miniaturização.

Eles são tão precisos que é necessário usar a mecânica quântica para projetá-los e para compreender o seu funcionamento.

Sensor quântico de movimento

Os sensores quânticos que estão sendo desenvolvidos na Universidade de Queensland, na Austrália, por exemplo, prometem revolucionar a navegação e as comunicações nos carros sem motoristas e demais veículos não tripulados e autônomos, como os drones.

"E eles serão construídos a partir de dois fundamentos: Dispositivos mecânicos de nanoengenharia fabricados em um chip de silício, e gases atômicos resfriados até se comportarem como ondas de matéria," explica o professor Warwick Bowen.

A equipe australiana tem um longo histórico de sucesso nas tecnologias quânticas, de simulações de moléculas a processadores fotônicos de silício.

Mas Bowen e seus colegas não estão sozinhos nesta nova empreitada: Os sensores estão sendo desenvolvidos em uma parceria com várias instituições da Austrália e dos EUA, incluindo a NASA, que tem interesse na medição precisa do posicionamento dos satélites em órbita.

Sensores quânticos chegam para detonar fronteiras da precisão
Sensor quântico para ressonância magnética nuclear.
[Imagem: Jorge Casanova-UPV/EHU]

Sensor quântico para ressonância magnética

Jorge Casanova e uma equipe da Espanha e da Alemanha voltaram-se para a área de saúde.

Eles desenvolveram uma série de protocolos para sensores quânticos que permitem a obtenção de imagens de ressonância nuclear magnética de biomoléculas únicas usando uma quantidade mínima de radiação.

A ressonância magnética nuclear é a técnica por trás de uma variedade de aplicações, como imagens médicas, neurociências ou detecção de drogas e explosivos.

Com a ajuda dos sensores quânticos, o exame foi adaptado para trabalhar no regime de nanoescala. Com isso, além de permitir melhorar o diagnóstico de pacientes, essa técnica poderá impactar muitas disciplinas das chamadas ciências da vida, fornecendo medições de precisão e sensibilidade incomparáveis.

Com a nova técnica, "seremos capazes de decifrar mudanças químicas em amostras minúsculas de picolitros, produzindo biossensores com sensibilidade inigualável e fornecendo novos insights sobre a estrutura, a dinâmica e a função das biomoléculas e dos processos biológicos," escreveu a equipe.

Bibliografia:

Artigo: Modulated Continuous Wave Control for Energy-Efficient Electron-Nuclear Spin Coupling
Autores: Jorge Casanova, Erik Torrontegui, Martin Plenio, Juan-José García Ripoll, Enrique Solano
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 122, 010407
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.010407






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