Cientistas capturam imagens de oxigênio puro na água pela primeira vez na história

Em um avanço histórico para a química e a física, uma equipe de pesquisadores conseguiu, pela primeira vez, capturar imagens de um átomo de oxigênio na água. A façanha foi possível por meio do registro da fluorescência emitida por átomos de oxigênio excitados antes que fossem neutralizados pelo líquido ao redor. 

O estudo, que contou com especialistas da Universidade Estadual da Carolina do Norte, Princeton e Texas A&M, foi publicado recentemente na prestigiada revista Nature Communications.

Apesar de ser um elemento vital, o oxigênio atômico ainda guardava mistérios sobre como interage em ambientes aquosos. 

Compreender essa reação é fundamental para a medicina e a indústria, que utilizam as propriedades oxidantes desse elemento em diversas aplicações tecnológicas. 

Até então, o registro era considerado impossível, pois a água neutraliza os átomos excitados de forma quase instantânea, impedindo qualquer medição.

A tecnologia por trás da descoberta

Para superar a barreira do tempo, os cientistas utilizaram um laser de fentosegundo (segundos). 

Essa velocidade extrema permitiu excitar os átomos e registrar a luz emitida (fluorescência) antes que a água interrompesse o processo. A técnica aplicada é conhecida como TALIF (Fluorescência Induzida por Absorção de Dois Fótons).

O processo funciona da seguinte forma:

Os átomos individuais são forçados a absorver dois fótons simultaneamente, atingindo um estado excitado.
Ao retornarem ao estado normal, eles liberam o excesso de energia como luz.
Ao medir essa luz, os cientistas conseguem determinar a concentração exata do elemento.

Para garantir a precisão, os dados foram comparados com sinais de densidade de xenônio, que possui um comportamento de excitação muito similar ao do oxigênio.

Revisão de conceitos científicos

Os resultados surpreenderam a comunidade acadêmica. De acordo com os autores do estudo, as medições mostram que os átomos de oxigênio persistem por dezenas de microssegundos na água, penetrando centenas de micrômetros no líquido.

Embora pareçam medidas ínfimas para a escala humana, para a ciência atômica, essa distância e duração são significativamente maiores do que as previstas nos modelos teóricos atuais.

Essa longevidade sugere que os modelos existentes de reatividade e transporte do oxigênio atômico em líquidos precisam ser reavaliados. 

Segundo o portal Phys.org, as simulações estimaram a presença de átomos próximo à superfície da água, um número que serve como base para futuras pesquisas sobre como otimizar o uso desse elemento em novos tratamentos médicos e processos industriais.