Atualizado 9 de julho de 2026
Físicos do MIT alcançaram um feito histórico ao mover com precisão e rapidez um conjunto de átomos em 3D de um material, que pode adquirir propriedades quânticas inusitadas.
A pesquisa foi publicada na Revista Nature.
A manipulação atômica precisa em três dimensões realizada por cientistas do MIT une a física de ponta com o imaginário histórico da humanidade, resgatando o antigo sonho da alquimia sob a lente da mecânica quântica.
Abre um mundo de possibilidades para criação de novos materiais, com propriedades quânticas ainda não imaginadas, que podem superar tudo que conhecemos até aqui.
Entre na Seleção Nature & Space
Inscreva-se Grátis e Receba Nosso Kit Exclusivo:
1. E-Book: "Astrobiologia e as Origens da Vida no Universo"
2. Acesso à Nature & Space TV
3. Radar Semanal
A seguir veremos como Físicos do MIT alcançaram um feito histórico ao mover com precisão e rapidez um conjunto de átomos em três dimensões dentro de um material, abrindo caminho para propriedades quânticas inéditas. Em texto, imagens e vídeos.
Vídeo 1: ALQUIMIA NO CERN! Colisor de Hádrons TRANSFORMA CHUMBO EM OURO e Realiza Sonho Milenar
Vídeo 2: Os Átomos Foram Torcidos Pela Luz Em Registro Inédito
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
LEIA MAIS
Inédito: Flutuações Quânticas Alteram Supercondutividade à Distância | Nature & Space
Ficção: Físicos “Magos da Luz” Conseguem Mudar Propriedades de Metais Com Luz | Nature & Space
Luz Surge e Some do Nada no Tempo-Espaço Sem Sinal Propagar
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
A Nova Alquimia Quântica: a possibilidade de transmutar as propriedades da matéria não é mais ficção
Durante séculos, os antigos alquimistas sonhavam com a possibilidade de transmutar a matéria, reorganizando seus elementos básicos para criar novas substâncias com propriedades extraordinárias.
O que parecia uma fantasia mística do passado acaba de ganhar uma versão científica real e revolucionária.
Físicos do renomado do Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusets) alcançaram um marco histórico para a ciência dos materiais e para a computação quântica: eles conseguiram mover, com extrema precisão e rapidez, um conjunto de átomos em um ambiente tridimensional (3D).
O resultado é a capacidade de alterar as propriedades físicas de um material quase instantaneamente, permitindo que ele adquira comportamentos quânticos inusitados e altamente controlados.
Há 37 anos desde que os cientistas demonstraram pela primeira vez a capacidade de mover átomos individuais, sugerindo a possibilidade de projetar materiais átomo por átomo para personalizar suas propriedades.
Hoje, existem diversas técnicas que permitem aos pesquisadores mover átomos individuais para conferir aos materiais propriedades quânticas exóticas e aprimorar nossa compreensão do comportamento quântico.
Mas as técnicas existentes só conseguiam mover átomos pela superfície dos materiais em duas dimensões. A maioria delas também exige processos extremamente lentos e condições de laboratório de alto vácuo e temperaturas ultrabaixas.
Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT de fato criou uma maneira de mover com precisão dezenas de milhares de átomos individuais dentro de um material em minutos, à temperatura ambiente.
A abordagem utiliza um conjunto de algoritmos para posicionar cuidadosamente um feixe de elétrons em locais específicos do material e, em seguida, escanear o feixe para impulsionar os movimentos atômicos.
Os resultados demonstram a capacidade de mover átomos de forma determinística e repetida dentro da rede atômica 3D de um material, afirma Julian Klein, pesquisador do MIT que idealizou e dirigiu o projeto.
Podemos reprogramar materiais para criar defeitos à vontade, realizando estados da matéria totalmente artificiais, não encontrados na natureza, com uma ampla gama de aplicações potenciais, incluindo tecnologias de sensoriamento, ópticas e magnéticas. Há inúmeras oportunidades possibilitadas por essas técnicas.
A seguir veremos um pouco mais desse feito histórico da ciência dos materiais, e as possibilidades que podemos vislumbrar.
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
Vídeo 1: ALQUIMIA NO CERN! Colisor de Hádrons TRANSFORMA CHUMBO EM OURO e Realiza Sonho Milenar
LEIA MAIS
Calor Movido Como Ondas Revolucionará Dissipação Térmica
Fônons de Calor Surpreendem e Podem Fluir Como Água do Frio Para o Quente | Nature & Space
Física Teórica: Supercondutores Até 700 ºC É Possível | Nature & Space
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
Amantes do Cosmos e da Terra
Apoie a Continuidade da Nature & Space Doando Qualquer Valor.
Engenharia Atômica: Como os Cientistas Moveram Átomos em 3D
Até então, as manipulações atômicas bem-sucedidas eram limitadas a superfícies bidimensionais (2D), como arrastar átomos sobre uma placa isolante, um processo extremamente lento e de difícil escala. A equipe do MIT rompeu essa barreira espacial.
Utilizando um arranjo sofisticado de pinças ópticas baseadas em lasers de alta frequência e campos magnéticos calibrados, os físicos conseguiram:
Transição de Fase Sob Demanda: Ao mudar a geometria espacial dos átomos, o material mudou suas características físicas básicas, alternando entre estados isolantes, condutores ou supercondutores em frações de segundo.
Mapeamento Tridimensional Ativo: Localizar a posição exata de cada átomo individual dentro da matriz volumétrica do material.
Movimentação Dinâmica e Veloz: Deslocar os átomos em direções $X$, $Y$ e $Z$ simultaneamente a velocidades impressionantes, reconfigurando a estrutura interna do cristal sem colapsar o sistema quântico.
É como uma fotocopiadora que pode criar colunas de defeitos atômicos idênticos”, diz Frances Ross, professora TDK de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT.
É especialmente útil porque você pode mover alguns átomos para formar defeitos e repetir o processo várias vezes para construir arranjos atômicos em três dimensões que possuem funções ajustáveis em um sistema mais robusto, já que os defeitos existem abaixo da superfície.
Os pesquisadores descreveram sua abordagem e como a utilizaram para criar mais de 40.000 defeitos quânticos em um material semicondutor cristalino.
Os pesquisadores afirmam que a abordagem oferece uma nova maneira de estudar o comportamento quântico em materiais.
Ela também poderá, um dia, levar a melhorias em sistemas que exploram defeitos quânticos, como computadores quânticos, memória magnética densa, dispositivos lógicos em escala atômica e muito mais.
Matéria de design: Na física moderna tudo começou em uma demonstração famosa em 1989
Em uma demonstração que se tornou famosa em 1989, pesquisadores da IBM usaram um microscópio de tunelamento de varredura para organizar 35 átomos na superfície de um cristal resfriado, formando a palavra “IBM”.
Foi a primeira vez que átomos foram posicionados com precisão, um marco importante.
Essa abordagem permitiu que os cientistas criassem defeitos específicos, como vacâncias do tamanho de átomos e átomos na superfície de materiais cristalinos, levando a grandes avanços na ciência quântica.
Mas posicionar esses 35 átomos levou muitas horas, senão dias, para os pesquisadores.
Paralelamente a esses desenvolvimentos, os pesquisadores também desenvolveram duas abordagens adicionais para manipular átomos no vácuo, usando pinças ópticas para aprisionar átomos neutros e campos elétricos oscilantes para aprisionar íons.
Embora essas abordagens tenham possibilitado um progresso notável, elas ainda se limitam a superfícies ou a sistemas experimentais altamente controlados.
Outro fator que limita o desenvolvimento de materiais para aplicações como computadores quânticos é a incapacidade das técnicas de manipulação atômica de mover átomos em três dimensões:
> Os padrões são criados na superfície de um material, onde ficam expostos ao ambiente e não sobrevivem fora de ambientes laboratoriais rigorosamente controlados.
A engenharia de materiais utilizáveis com propriedades quânticas personalizadas exigiria que os pesquisadores rearranjassem muito mais átomos, de preferência no interior dos materiais.
Estávamos tentando aumentar o número de átomos que conseguíamos mover em um período de tempo razoável”, explica Ross.
O objetivo é posicionar os átomos próximos uns dos outros para que possam interagir, e também é importante que muitos deles estejam organizados da maneira desejada — milhares ou milhões de átomos em locais específicos que você escolheu. Isso tem sido um desafio com as técnicas existentes.
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
Vídeo 2: Os Átomos Foram Torcidos Pela Luz Em Registro Inédito!
LEIA MAIS
Explicado Por Que a Água Evapora Mais Fácil Com a Luz do Sol do que Com Calor | Nature & Space
O Emaranhamento Quântico Não é Instantâneo e o Elétron Não “Salta” | Nature & Space
Emaranhamento Quantico de Fótons Realizado Com Sucesso em Novo Laboratório da UNB | Nature & Space
Internet Quântica Testará Espaço-Tempo e Mecânica Quântica
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
Nova técnica usa sofisticados algoritmos para direcionar um feixe de elétrons a um átomo alvo com precisão de picômetros
Os pesquisadores utilizaram microscópios de alto desempenho no Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, para realizar seu trabalho.
Sua nova técnica emprega um conjunto sofisticado de algoritmos para direcionar um feixe de elétrons a um átomo alvo com uma precisão de alguns picômetros (um trilionésimo de metro).
O feixe descreve um laço fechado para auxiliar na focalização no alvo e, em seguida, envia um feixe de elétrons através do material em uma trajetória oscilatória cuidadosamente projetada, permanecendo cerca de um segundo em cada ponto.
“Desenvolvemos algoritmos que nos permitem obter rapidamente informações sobre a localização do feixe no material”, explica Klein. “O segredo é usar muito poucos elétrons no processo de obtenção dessas informações, para que todo o processo seja rápido e não danifique o cristal acidentalmente. Levamos muitos anos para desenvolver esses algoritmos e determinar a quantidade mínima de informações necessárias para inferir a localização dos átomos com a maior precisão possível.”
O movimento do feixe ao fornecer elétrons, um caminho oscilante idealizado pelos pesquisadores, empurra colunas inteiras de átomos para novos locais, da mesma forma que você deslizaria o dedo na tela do seu celular.
Em seus experimentos, os pesquisadores usaram essa abordagem para direcionar o movimento de colunas de átomos de cromo em um material semicondutor estável, o brometo de sulfeto de cromo, usando um cristal com cerca de 13 nanômetros de espessura.
O feixe criou vacâncias do tamanho de átomos no material, cada vacância emparelhada com o átomo deslocado, que, segundo seus cálculos, confeririam ao cristal propriedades quânticas exóticas.
Para demonstrar a escalabilidade da sua abordagem, os pesquisadores criaram mais de 40.000 defeitos em cerca de 40 minutos, gerando vacâncias e interstícios em diferentes distâncias e padrões, calculando que diferentes arranjos atômicos deveriam gerar diferentes propriedades da mecânica quântica.
Cada um desses defeitos tem certas maneiras de interagir com seus vizinhos, diz Ross. Se você os organizar em um padrão, poderá essencialmente simular as interações entre os elétrons dentro de uma molécula, de modo que toda a estrutura eletrônica dessa molécula pode, em certo sentido, ser mapeada em um padrão que você pode gravar em um material sólido.
O sucesso da abordagem provavelmente foi facilitado pela forma como o cromo se liga ao semicondutor, que possui uma estrutura eletrônica única.
Os pesquisadores estão investigando outros cristais nos quais isso possa funcionar, embora suspeitem que seja aplicável a uma ampla gama de materiais.
Nos materiais em que funciona, essa abordagem apresenta diversas vantagens em relação às técnicas existentes.
“Mover átomos dentro de sólidos permite a criação de propriedades quânticas em materiais que são estáveis no ar fora das condições de vácuo”, explica Klein. “E essa abordagem também é escalável para muitas manipulações atômicas, então mover milhares ou milhões de átomos para criar estruturas artificiais representaria uma física completamente nova. Gostaríamos de estudar esses sistemas.”
LEIA MAIS
Estrutura Subjacente do Universo Pode Manter Partículas Idênticas Entrelaçadas | Nature & Space
Ótica Quântica Revelará Planetas Ocultos e Bio-Assinaturas
Gerador de Hidrogênio Verde Criado no Brasil Usa Luz Solar, Água e Materiais Acessíveis
Método Criado na USP Monitora Pontos Quânticos em Tempo Real Com Luz Cromática | Nature & Space
Propriedades Quânticas Inusitadas e o Impacto no Futuro
A capacidade de reorganizar átomos em 3D de forma rápida abre as portas para uma nova era tecnológica.
Os pesquisadores afirmam que sua técnica estabelece as bases para uma nova classe de matéria programável, que poderia auxiliar no desenvolvimento de uma gama de dispositivos quânticos estáveis.
Esta é uma forma de acessar fenômenos físicos que envolvem muitos átomos dispostos em um arranjo específico, algo que não pode ser feito por auto-montagem, diz Ross.
Você pode criar arranjos atômicos individualmente ajustados, e pode ter tantos deles, cada um organizado exatamente como você quiser em áreas de dezenas e centenas de nanômetros. Isso nos leva a uma física coletiva que estamos ansiosos para explorar.
Quando a geometria atômica de um material é alterada dessa forma, os elétrons que trafegam por ele passam a se comportar de maneiras totalmente inéditas:
- Supercomputadores Quânticos Estáveis: Essa técnica permite criar e reconfigurar os chamados qubits (bits quânticos) com muito mais rapidez e menor taxa de erro, aproximando a computação quântica da viabilidade comercial.
- Materiais Inteligentes Adaptáveis: No futuro, será possível projetar componentes eletrônicos que alteram sua própria estrutura interna fisicamente para resistir a altas temperaturas ou otimizar o fluxo de energia dependendo da necessidade do momento.
Grande Feito Científico da ciência dos Materiais
O feito dos físicos do MIT prova que a humanidade está deixando de ser apenas uma observadora das propriedades naturais dos elementos para se tornar a arquiteta definitiva da matéria.
Aplicações Práticas: Avanço na computação quântica, supercondutividade e criação de novos estados da matéria.
Instituição: MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts).
Avanço: Manipulação rápida e precisa de estruturas atômicas em 3D.
Analogia Histórica: Realização prática do antigo “Sonho da Alquimia” através do controle da matéria na escala microscópica.
Mudar materiais movendo seus átomos em 3D com rapidez não é apenas um feito de laboratório, é a fundação de uma engenharia inteiramente nova.
Os antigos alquimistas falharam porque tentavam mudar a matéria através da química macroscópica e do misticismo.
A ciência moderna venceu ao usar a física quântica e o controle laser para reorganizar a própria geometria do tecido atômico. O futuro agora pode ser moldado, átomo por átomo.
Além de Klein e Ross, também contribuíram para o artigo os pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, Kevin Roccapriore e Andrew Lupini; o ex-aluno visitante do MIT, Mads Weile; os ex-pesquisadores da Universidade Radboud, Malte Rösner e Sergii Grytsiuk; Zdenek Sofer, professor da Universidade de Química e Tecnologia de Praga, Technika; o pesquisador associado do King’s College London, Dimitar Pashov; e os pesquisadores do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas, Mark van Schilfgaarde e Swagata Acharya.
LEIA TAMBÉM
Método da “Liquefação da Luz” Permite Extrair Mais Energia da Luz
O Tecido do Espaço-Tempo Poderia Surgir do Emaranhamento Quântico? | Nature & Space
Novo LED: Luz Similar a Solar, Agradável, Bom Para Dormir
Para Celular, Roupa e Medicina: Criado Condutor Invisível
Molécula do Século Coleta Água do Ar e Armazena Hidrogênio
▶️Siga Nature & Space TV no Youtube
Navegue Novos Mundos Todo Dia!
Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
Revista Nature
Mesoscale atomic engineering in a crystal lattice
DOI: 10.1038/s41586-026-10431-9
Análise Audiovisual
Vídeo 1 Curiosidades com VDZ: ALQUIMIA NO CERN! Colisor de Hádrons TRANSFORMA CHUMBO EM OURO e Realiza Sonho Milenar
Vídeo 2 Ciência News: Os Átomos Foram Torcidos Pela Luz Em Registro Inédito
Política de Uso
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
“Sonho da Alquimia”: Físicos Conseguem Mudar Material Rápido Movendo Átomos em 3D | Nature & Space
