A captura e controle de moléculas, que são compostas por dois ou mais átomos quimicamente ligados, por meio de luz laser é uma tarefa consideravelmente mais complexa do que a captura de átomos isolados. Isso se deve às dinâmicas vibracionais e rotacionais mais complexas das moléculas, que dificultam seu resfriamento e aprisionamento.

Em um estudo publicado na revista Physical Review Letters, pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade de Indiana Bloomington relataram o resfriamento e a captura bem-sucedidos do hidreto de cálcio (CaH), uma molécula composta por um átomo de cálcio e um de hidrogênio.

Essa conquista foi realizada utilizando um armadilha magneto-óptica tridimensional (MOT), um dispositivo que utiliza feixes laser cuidadosamente dispostos e campos magnéticos para resfriar e confinar partículas. "O principal objetivo deste experimento foi produzir átomos de hidrogênio ultrafrios em armadilhas ópticas dipolares para espectroscopia de precisão", afirmou Jinyu Dai, autor principal do estudo.

Os pesquisadores iniciaram suas experiências produzindo um feixe de moléculas de CaH, que foram resfriadas e desaceleradas através de uma técnica laser direta, amplamente utilizada por físicos que estudam moléculas ultrafrias. "Desenvolvemos uma nova fonte de feixe de gás criogênico e redesenhamos o esquema de resfriamento laser para suprimir o canal de perda predissociativa único do CaH", explicou Dai.

Graças a essas abordagens experimentais, a equipe conseguiu aprisionar cerca de 230 moléculas de CaH dentro de um MOT, alcançando temperaturas abaixo de 1 milikelvin (mK). Essa pesquisa destaca o potencial dos dispositivos MOT para resfriar e aprisionar moléculas de hidreto metálico, estabelecendo-as como uma nova plataforma para estudos de química quântica ultrafria.

Os pesquisadores vislumbram que suas técnicas possam ser aplicadas a outras espécies moleculares complexas no futuro e pretendem continuar o resfriamento e a captura das moléculas para alcançar densidades de fase mais altas. "Um próximo passo emocionante será o uso da espectroscopia de dissociação para estudar a química ultrafria e produzir hidrogênio ultrafrio", concluiu Dai.