Micromáquina de ondas abre caminho a novas descobertas científicas

Investigadores da Universidade de Queensland criaram um “oceano” microscópico num chip de silício, capaz de miniaturizar o estudo da dinâmica das ondas. O dispositivo, desenvolvido na Escola de Matemática e Física, utiliza uma camada de hélio superfluido com apenas alguns milionésimos de milímetro de espessura, aplicada num chip mais pequeno do que um grão de arroz.

Segundo o investigador Christopher Baker, trata-se do menor tanque de ondas do mundo. O hélio superfluido distingue-se dos líquidos clássicos, como a água, por fluir sem resistência, permitindo observar fenómenos que normalmente se perdem à escala microscópica.

“O estudo do movimento dos fluidos fascina a ciência há séculos, porque a hidrodinâmica explica desde as ondas do oceano e os furacões até ao fluxo de sangue e de ar no nosso corpo”, explica Baker. “Usando luz laser para gerar e medir as ondas, observámos fenómenos surpreendentes — desde ondas que se inclinavam para trás, a frentes de choque e solitões que viajavam como depressões, em vez de picos. Este comportamento exótico era apenas teórico até agora”, acrescenta.

O professor Warwick Bowen, do Queensland Quantum Optics Laboratory, destacou que esta abordagem à escala de chip pode acelerar experiências em milhões de vezes — reduzindo dias de recolha de dados para milissegundos. “Tradicionalmente, são necessários tanques de ondas gigantes, com centenas de metros, para estudar fenómenos como tsunamis ou ondas rebeldes. O nosso dispositivo amplifica as propriedades não lineares que geram esses comportamentos complexos em mais de 100 mil vezes”, afirma.

Bowen acrescenta que o avanço abre caminho para a criação de hidrodinâmica programável, uma área inédita. “Como a geometria e os campos óticos do sistema são fabricados com as mesmas técnicas usadas nos semicondutores, conseguimos manipular a gravidade efetiva, a dispersão e a não linearidade do fluido com precisão extraordinária”, refere. No futuro, a tecnologia poderá ajudar a descobrir novas leis da dinâmica dos fluidos e acelerar o desenvolvimento de turbinas, cascos de navios e outras tecnologias dependentes do comportamento das ondas.

“Estas experiências microscópicas podem revolucionar a forma como prevemos o tempo, estudamos os fluxos de energia ou compreendemos a turbulência — tanto no mundo clássico como no quântico”, conclui o professor Bowen.