Pesquisadores criaram uma molécula com uma topologia nova semelhante a uma meia-fita de Möbius, exigindo quatro voltas para retornar ao ponto inicial. A estrutura, feita de 13 átomos de carbono e dois átomos de cloro, foi montada em uma superfície de ouro a baixas temperaturas. Esta descoberta destaca avanços potenciais em engenharia molecular e simulações quânticas.
Químicos liderados por Igor Rončević, da Universidade de Manchester, no Reino Unido, desenvolveram uma molécula que exibe uma forma “meio-Möbius” sem precedentes, descrita como duas vezes mais incomum do que a tradicional fita de Möbius. A fita de Möbius, uma banda em loop com uma única torção, requer percorrer o loop duas vezes para retornar ao lado inicial. Em contraste, esta nova molécula exige quatro circuitos completos para que uma partícula quântica complete seu caminho de volta à origem. A molécula consiste em um anel formado por 13 átomos de carbono e dois átomos de cloro, construído em uma fina superfície de ouro sob condições extremamente frias. Ferramentas especializadas, incluindo um microscópio de força atômica e um microscópio de tunelamento por varredura, foram usadas para posicionar os átomos e examinar as propriedades dos elétrons. Os elétrons nesta estrutura se deslocalizam pelo anel, comportando-se como ondas e gerando a torção distinta através de suas interações. Rončević observou: “Esta molécula é muito nova e muito inesperada. O apelo não é apenas que fizemos uma molécula com uma topologia incomum, mas também mostramos que essa topologia é possível, e ninguém realmente pensou nisso.” Ao aplicar um pequeno pulso eletromagnético, a equipe conseguiu alterar a quiralidade da molécula de esquerda para direita ou remover a torção completamente, demonstrando controle topológico sob demanda. Para validar a estrutura, simulações foram executadas em computadores convencionais e em um computador quântico da IBM. Ivano Tavernelli, da IBM, enfatizou: “Este é um exemplo de como os computadores quânticos já podem ser úteis para problemas reais de química”, particularmente para modelar interações complexas de elétrons. Especialistas elogiaram o trabalho. Gemma Solomon, da Universidade de Copenhague, chamou-o de “uma conquista notável em várias dimensões: química orgânica, ciência de superfícies, nanosciência e química quântica”. Kenichiro Itami, do RIKEN, descreveu-o como “um estudo belo e inspirador que traz conceitos topológicos abstratos vividamente para o reino da química molecular”, rotulando-o como uma façanha técnica. Dongho Kim, da Universidade Yonsei, destacou o potencial da capacidade de comutação para aplicações em sensores, como respostas a campos magnéticos. Os resultados aparecem na Science (DOI: 10.1126/science.aea3321).