Equipa internacional coordenada pelo professor Dmitri Basov, da Universidade de Colúmbia, demonstrou que oscilações do vácuo quântico podem modificar propriedades de um material vizinho sem toque direto. O estudo, divulgado em 10 de março de 2026, empregou camadas monoatômicas de hexagonal boron nitride (hBN) para suprimir a supercondutividade do composto orgânico k-ET [k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br], a quase meio micrómetro de distância.
Como a equipe comprovou a “ação à distância”
Os investigadores reuniram 32 especialistas de 17 instituições para construir um arranjo experimental criogênico de alta precisão. O dispositivo posicionou uma lâmina de hBN, com espessura da ordem de poucos nanómetros, próxima a um pequeno cristal de k-ET resfriado até a faixa onde o material se torna supercondutor.
Dentro do hBN, as flutuações quânticas geram vibrações eletromagnéticas com frequência própria. Os teóricos previram que, quando essa frequência coincide com a ressonância vibracional de outro material, pode ocorrer um acoplamento forte suficiente para alterar o estado eletrônico vizinho. A equipa de Basov decidiu testar essa hipótese porque, se confirmada, abriria caminho a métodos não invasivos de controle de fases da matéria.
Durante o ensaio, os cientistas monitoraram a condução elétrica do k-ET enquanto ajustavam a temperatura e a geometria da amostra. Assim que a lâmina de hBN foi aproximada, a corrente característica do estado supercondutor caiu abruptamente. Quando o hBN foi substituído por outro material com espectro vibracional diferente, o k-ET recuperou a supercondutividade, indicando que o efeito depende da coincidência de ressonâncias e não de calor ou pressão externos.
O papel das cavidades nanométricas
O mecanismo central envolve cavidades eletromagnéticas naturais criadas pelas camadas bidimensionais de hBN. Num cenário sem luz incidente, essas cavidades ainda contêm flutuações de campo, ou seja, pares de quasipartículas virtuais que emergem e desaparecem em escalas de tempo ínfimas. Por serem confinadas em espaço extremamente reduzido, as oscilações ampliam-se, aumentando a probabilidade de interação com sistemas vizinhos.
No experimento, a lacuna entre hBN e k-ET atuou como ponte para o acoplamento por ressonância. As quasipartículas do vácuo dentro da folha monoatômica perturbaram o ambiente eletromagnético do cristal orgânico, dificultando a movimentação coletiva dos elétrons que garante a supercondutividade. O resultado foi a transição forçada do estado supercondutor para o regime normal de condução, apesar de não haver contato físico ou aplicação direta de energia externa.
Por que o efeito surpreende a comunidade científica
Modificar fases eletrônicas costuma exigir “força bruta”: campos magnéticos intensos, pulsos de laser ou pressões que deformam a rede cristalina. Esses métodos consomem energia e muitas vezes só produzem efeitos transitórios. Já a abordagem baseada em flutuações quânticas atua de forma passiva, explorando fenômenos que estão sempre presentes no espaço vazio entre átomos.
O professor Angel Rubio, da Sociedade Max Planck, destacou que “as flutuações do vácuo são extremamente pequenas, mas o efeito observado é enorme”. Segundo ele, a supressão da supercondutividade manifestou-se a quase 500 nanómetros de distância, dez vezes a espessura da lâmina de hBN utilizada. Esse alcance excede previsões anteriores e confirma o potencial de manipulação remota de propriedades da matéria.
Implicações para eletrónica e ciência dos materiais
Controlar supercondutividade sem contacto pode facilitar a integração de componentes sensíveis em circuitos quânticos, onde perturbações térmicas ou mecânicas devem ser minimizadas. Além disso, o conceito de “cavidade bidimensional” pode ser aplicado a outras fases correlacionadas, como ferromagnetismo ou estados topológicos. Adaptando o material da lamela e escolhendo ressonâncias adequadas, seria possível alternar propriedades sob demanda, sem danificar dispositivos.
Outro aspeto relevante é a durabilidade da modificação. Enquanto pulsos laser geram estados efémeros que desaparecem em nanossegundos, a manipulação por vácuo quântico pode manter-se enquanto o arranjo geométrico for preservado e as temperaturas permanecerem estáveis. Isso abre perspectiva para memórias de estado sólido controladas por revestimentos nanoscópicos em vez de contactos metálicos convencionais.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Próximos passos da pesquisa
A equipa planeia variar espessura e composição das folhas 2D para mapear a intensidade do efeito em diferentes frequências de ressonância. Também pretende estudar materiais supercondutores de alta temperatura crítica, verificando se a supressão remota permanece eficiente em regimes menos exigentes de refrigeração. Caso positivo, aplicações industriais poderiam surgir mais cedo, pois sistemas criogénicos simplificados reduzem custos.
Outro objetivo é inverter o fenômeno: usar o vácuo quântico para induzir supercondutividade onde ela não ocorre naturalmente. Se as flutuações puderem ser ajustadas para reforçar, e não suprimir, o acoplamento de pares de Cooper, engenheiros ganharão uma nova ferramenta para projetar materiais com resistência elétrica zero a temperatura ambiente, meta perseguida há décadas.
Desafios técnicos e teóricos
Apesar dos resultados promissores, restam questões fundamentais. Modelos atuais de eletrodinâmica quântica não preveem de forma completa como oscilações em cavidades nanométricas interagem com sólidos complexos. Além disso, medir diretamente as quasipartículas virtuais continua impossível; os cientistas inferem sua presença a partir de efeitos secundários, como a mudança de fase no k-ET. Melhorar técnicas espectroscópicas e desenvolver simulações computacionais mais precisas será essencial para avançar.
Do ponto de vista prático, fabricar dispositivos comerciais exigirá controlo rigoroso de contaminação e defeitos nas lamelas 2D. Durante os ensaios, qualquer impureza poderia alterar a ressonância e comprometer a repetibilidade. Portanto, métodos industriais de deposição atómica e encapsulamento hermético devem acompanhar os progressos do laboratório.
Potencial impacto a longo prazo
Se confirmado em larga escala, o efeito pode redefinir estratégias de engenharia de materiais. Em vez de alterar quimicamente uma substância ou aplicar campos potentes, bastará posicionar uma película adequada para obter a propriedade desejada. Essa “engenharia por proximidade quântica” promete reduzir consumo de energia, prolongar a vida útil de componentes e permitir arquiteturas inéditas em computação, sensoriamento e telecomunicações.
A descoberta também reacende debates sobre a natureza do vácuo. Embora a teoria quântica preveja a existência de partículas virtuais, observá-las indiretamente em sistemas macroscópicos demonstra que o vazio exerce influência tangível. Como salientou Itai Keren, membro da equipa, “qualquer novo controlo sobre a supercondutividade é significativo”. Agora, pesquisadores dispõem de mais um parâmetro — o próprio espaço vazio — para ajustar estados eletrónicos.
Nas próximas fases, colaborações interdisciplinares devem unificar conhecimentos de física de partículas, ciência de superfícies e engenharia eletrónica, explorando limites de manipulação remota da matéria. A confirmação de que flutuações quânticas podem desligar ou ligar propriedades a distância marca um passo decisivo rumo a dispositivos que operam com apoio do “nada” — ou, mais precisamente, do vácuo cheio de possibilidades.
