Atualizado 28 de abril de 2026
Cientistas descobrem que flutuações no vácuo quântico, antes consideradas insignificantes, podem alterar propriedades fundamentais de materiais à distância, como a supercondutividade, através de ressonância.
A pesquisa foi publicada na Revista Nature.
Estaríamos diante de um novo campo de estudo da mecânica quântica com aplicação direta para mudar as propriedades de materiais à distancia, ou seria apenas mais uma “esquisitice” quântica?
A seguir veremos como esta inovação disruptiva alcançou o feito notável de alteração de materiais à distância, quase impossível, os significados e o amplo leque de possibilidades para pesquisa e aplicação. Em texto, imagens e vídeos.
Vídeo 1: As 7 Formas Mais Estranhas Que O Nada Empurra Os Átomos
Vídeo 2: Flutuações Quânticas Podem Ter Dado Origem A Enormes Aglomerados De Galáxias
Vídeo 3: Por Que Flutuações Quânticas Criam Partículas Do Nada
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Além do impossível: flutuações no vácuo quântico podem alterar propriedades fundamentais de materiais à distância, como a supercondutividade, através de ressonância
O vácuo quântico não é um vazio, mas um mar de atividade energética que afeta profundamente o microcosmo.
Agora, de forma inusitada, cientistas descobriram que flutuações no vácuo quântico, antes consideradas insignificantes, podem alterar propriedades fundamentais de materiais à distância, como a supercondutividade, através de ressonância.
O pesquisadores partiram da pergunta: Seria viável alterar as propriedades do estado fundamental de um material através da engenharia de seu ambiente eletromagnético?
Os teóricos garantem que vale a pena porque lidar com essas flutuações pode permitir nada menos do que modificar os materiais e suas propriedades – aparentemente sem contato.
Então, inspirados por previsões teóricas, realizações experimentais de tais propriedades controladas por cavidade sem excitação óptica estão começando a surgir.
“É um santo graal que temos procurado há décadas,” disse o professor Dmitri Basov, da Universidade de Colúmbia, nos EUA. “Acreditamos que o encontramos.”
Basov e 32 colaboradores de 17 instituições se uniram para confirmar que as flutuações quânticas provenientes do vácuo dentro de camadas ultrafinas de materiais 2D podem alterar as propriedades de um cristal maior próximo. Uma possibilidade teórica agora realizada experimentalmente pela primeira vez.
A equipe, liderada pelos pós-doutorandos da Universidade Columbia Itai Keren, Tatiana Webb e Shuai Zhang, colocou uma nanopartícula de nitreto de boro hexagonal (hBN) sobre o material supercondutor κ-(BEDT-TTF) ₂Cu [N(CN) ₂ ]Br, ou κ-ET, para abreviar.
Conforme a teoria previa, ele alcançaram o feito sem a adição de lasers ou outras forças externas, a supercondutividade foi interrompida.
De fato, o mundo nunca está realmente em repouso. Mesmo no vácuo, próximo a temperaturas ultrabaixas, onde todo movimento clássico deveria cessar, encontramos flutuações quânticas.
Em materiais finos e bidimensionais, essas flutuações incluem vibrações aleatórias que podem alterar campos eletromagnéticos, uma característica que os teóricos postularam ser bastante útil para modificar materiais.
Esse não é exatamente o resultado que aqueles que buscam aprimorar o fluxo elétrico sem perdas esperam, mas é uma importante prova de conceito. “Qualquer novo parâmetro que as pessoas consigam encontrar para ajustar a supercondutividade é significativo”, disse Keren.
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Confirmado: quasipartículas vibrantes que surgem dentro de camadas de hBN podem interagir com e modificar vibrações em outros cristais, incluindo o supercondutor κ-ET
Embora humildes na descrição, a equipe destacou o enorme potencial de cavidades escuras, desprovidas de fótons externos, para a engenharia de propriedades eletrônicas do estado fundamental de materiais quânticos complexos.
É a primeira realização experimental das possibilidades prevista pelos teóricos neste campo.
A ideia surgiu anos atrás no Central Park. Durante visitas a Nova York, o colaborador teórico Angel Rubio, do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria em Hamburgo, explicou o potencial das flutuações quânticas a um Basov, na época, cético.
“Achei a proposta dele impossível, mas era tão atraente que foi impossível não tentar”, recordou Basov.
A questão era como, mas em seu laboratório de nano-óptica estava o hBN. Uma solução à espera de um problema.
As flutuações quânticas encontradas entre as camadas de hBN vibram em uma ressonância característica que coincide com a do κ-ET.
“Essa foi a nossa intuição: se as vibrações coincidirem, elas devem interagir entre si”, disse Keren.
À medida que as duas interagem, o ambiente eletromagnético no cristal de κ-ET se altera de forma a impedir o movimento de seus elétrons, evitando que alcancem um estado supercondutor coletivo.
Quando eles testaram o hBN contra um supercondutor com um conjunto diferente de ressonâncias, nada aconteceu.
O hBN tornou-se um material essencial em diversas aplicações industriais e experimentais, mas principalmente como um espaçador inerte e isolante.
No entanto, a partir de 2014, o laboratório de Basov começou a observar propriedades ópticas interessantes no hBN que, conforme suas conversas com Rubio prosseguiram ao longo dos anos, o tornaram um candidato atraente para cavidades ópticas.
Uma cavidade é uma estrutura que confina a luz e outras ondas eletromagnéticas.
Se não houver ondas presentes, ela é, em certo sentido, um vácuo. Mas isso não significa que seja um vazio completamente oco. As cavidades ainda abrigam flutuações quânticas.
Convencionalmente, espelhos têm sido usados para criar cavidades, mas as flutuações quânticas se intensificam à medida que as cavidades diminuem de tamanho. Folhas de hBN com espessura nanométrica são praticamente do menor tamanho possível.
Utilizando microscópios ópticos de varredura de campo próximo (SNOMs) especializados, Zhang, agora professor assistente na Universidade de Fudan, e outros membros do laboratório de Basov confirmaram ao longo dos anos que quasipartículas vibrantes que surgem dentro de camadas de hBN podem interagir com e modificar vibrações em outros cristais, incluindo o supercondutor κ-ET.
Mas os SNOMs são ferramentas ópticas que dependem de fótons — partículas portadoras de luz que também podem modificar materiais.
Para provar do que as flutuações quânticas por si só eram capazes, Basov precisava de uma maneira de trabalhar no escuro — literalmente.
O coautor e também físico da Universidade Columbia, Abhay Pasupathy, tinha exatamente a sonda perfeita: um microscópio de força magnética criogênico (MFM).
Os MFMs detectam o efeito Meissner, que é a força repulsiva entre um supercondutor e um ímã, e o laboratório de Pasupathy consegue detectar supercondutores através de camadas de revestimento em temperaturas extremamente baixas.
Keren e Webb executaram com maestria os experimentos de MFM, cujos resultados Rubio considerou bons demais para serem verdade.
“As flutuações do vácuo são extremamente pequenas, mas o efeito observado é enorme”, disse ele. A supercondutividade foi suprimida no κ-ET a quase ½ micrômetro — 10 vezes a largura da lâmina de hBN utilizada.
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Mesmo que a teoria ainda não explique completamente os resultados, está provado interações mediadas pelo vácuo quântico em um sistema material
Os pesquisadores descrevem que as propriedades mais fascinantes dos sólidos surgem de fortes interações coletivas entre elétrons, spins e a rede cristalina.
Os efeitos emergentes resultantes dessas fortes interações são abundantes e impulsionam a formação de diversas fases eletrônicas e magnéticas.
Na vanguarda do interesse e debate atuais está a questão de saber se a forte interação das flutuações quânticas dos modos eletromagnéticos em cavidades fotônicas ou metaestruturas com excitações elementares em sólidos também pode provocar transições de fase e levar a novos estados quânticos da matéria.
Uma grande aspiração da pesquisa em materiais quânticos de cavidade é descobrir novas rotas fundamentalmente novas para controlar as propriedades da matéria, ajustando criteriosamente o ambiente eletromagnético quântico
E os pesquisadores encontraram o caminho previsto na teoria, ou melhor, construíram um caminho. Esse caminho, tal como nos contos de um “coelho quântico de Alice”, parece ser cheio de inúmeras possibilidades.
No passado, modificar as propriedades de um material geralmente envolvia algum tipo de agitação, explicou Rubio: um empurrão mecânico, algum calor adicional ou um pulso de laser, com um efeito de curta duração.
Mas, sem a força externa, as modificações podem ser mais persistentes.
Ele e seus colegas teóricos que escreveram o artigo ainda estão trabalhando para encontrar uma explicação única para os resultados extraordinários.
“Mesmo que a teoria ainda não explique completamente os resultados, agora temos provas experimentais de interações mediadas pelo vácuo em um sistema material. A longo prazo, isso deverá ser um marco importante”, disse Rubio.
A natureza hiperbólica do hBN é uma característica importante. Materiais hiperbólicos possuem uma estrutura única que amplifica quaisquer vibrações internas — imagine a “onda” crescendo de uma única pessoa até um estádio inteiro.
“É um efeito notável que se pode obter com materiais hiperbólicos”, disse Webb, agora professor assistente no Barnard College.
“Agora temos uma prova de conceito de que esta é uma maneira viável de modificar as propriedades eletrônicas dos materiais, e é algo que poderíamos integrar ao design de materiais.”
As vibrações no hBN podem ser ajustadas, por exemplo, alterando sua espessura.
“Se pudermos controlá-las, podemos ajustar nosso supercondutor à vontade. Mas não estamos falando apenas de supercondutores”, “Esperamos ver outros pesquisadores buscando novas combinações”, disse Keren.
Diferentes tipos de ímãs e materiais ferroelétricos têm vibrações específicas associadas a essas propriedades; encontrar uma cavidade compatível pode ser tudo o que é preciso para modificá-las.
A partir do vácuo de uma cavidade quântica, surge uma nova forma de projetar materiais. Tudo graças a algumas boas vibrações.
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Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
Revista Nature
Cavity-altered superconductivity
DOI: 10.1038/s41586-025-10062-6
Universidade Columbia
Universidade de Fudan
Instituto Max Planck
Análise Audiovisual
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Inédito: Flutuações Quânticas Alteram Supercondutividade à Distância | Nature & Space
