No laboratório da Universidade da Califórnia em Los Angeles, um aminoácido comum ajudou inesperadamente um material quântico a conservar um comportamento ordenado especial dos elétrons a uma temperatura que antes se considerava inatingível. Trata-se do dissulfeto de tântalo — um material formado por camadas ultrafinas com apenas três átomos de espessura. No frio extremo, surge nele a chamada onda de densidade de carga comensurável: os elétrons não se movem de forma caótica, mas de maneira coordenada, repetindo o padrão da rede cristalina.
Normalmente, esse estado quântico desaparece assim que a temperatura sobe acima de menos 57 °C. As vibrações térmicas dos átomos destroem rapidamente a ordem frágil. A equipe de cientistas liderada por Xiangfeng Duan adicionou às camadas de dissulfeto de tântalo moléculas de arginina — um dos vinte aminoácidos padrão que formam as proteínas. O resultado foi surpreendente: o movimento ordenado dos elétrons conservou-se até mais de 57 °C.
A arginina encaixou-se na rede cristalina do dissulfeto de tântalo como uma peça ideal de quebra-cabeça. Seu tamanho e a distribuição de suas cargas correspondiam exatamente aos espaços entre as camadas do material. Os outros dois aminoácidos testados não produziram esse efeito. Cálculos computacionais confirmaram: é justamente essa «coincidência» geométrica e eletrônica que estabiliza o estado quântico à temperatura ambiente e até a temperaturas mais elevadas.
A descoberta é importante não apenas para a ciência fundamental. O movimento ordenado dos elétrons nesses materiais pode ser usado para criar um novo tipo de memória de baixo consumo energético, na qual a informação é armazenada não na carga comum, mas nas propriedades quânticas. Por enquanto, isso é apenas uma perspectiva, mas o método — usar moléculas da vida para ajustar cristais inorgânicos — abre um novo caminho no design de materiais quânticos.
Os pesquisadores planejam testar outras moléculas e entender se é possível estabilizar da mesma forma a supercondutividade ou outros efeitos quânticos. Se a abordagem funcionar, em vez de procurar novos compostos exóticos, os cientistas poderão selecionar «chaves» orgânicas já conhecidas para as «fechaduras» inorgânicas desejadas.
Um aminoácido simples, que antes se associava apenas à biologia, agora ajuda a física quântica a sair dos limites dos laboratórios criogênicos.
