Bioquântica
Milhões de anos de evolução moldaram nossos olhos para que
eles funcionassem como detectores ópticos de alta sensibilidade, superando
qualquer dispositivo artificial.
O que não se sabia é que as células fotorreceptoras da
retina detectam a diferença entre diferentes fontes de luz, algo que só pode
ser mensurado pelas propriedades quânticas da luz.
Em termos técnicos, as fotocélulas biológicas interpretam as
propriedades estatísticas da luz.
Segundo os pesquisadores do instituto AStar, de Cingapura,
que fizeram a descoberta, isso abre o caminho para a criação de uma nova classe
de dispositivos ópticos "bioquânticos".
Estas interfaces bioquânticas poderão usar sistemas
biológicos para detectar a natureza quântica da luz, permitindo a criação de
novos dispositivos ópticos mais simples.
Estatística da luz
A distribuição estatística dos fótons emitidos por uma fonte
de luz depende da natureza dessa fonte de luz.
Fontes de luz quentes, como o filamento de uma lâmpada
incandescente, geram fótons aos borbotões. Já os lasers criam fótons
aleatoriamente - cada um é emitido independentemente do seguinte.
O que os pesquisadores descobriram é que as células
fotorreceptoras da retina, conhecidas como bastonetes, detectam se o pulso de
luz foi emitido por um laser ou por uma luz térmica.
E elas fazem isto com base apenas nas diferentes
distribuições de fótons, ou seja, naquilo que os físicos chamam de estatística
dos fótons.
As moléculas de rodopsina nos bastonetes absorvem os fótons,
gerando uma corrente de íons.
Ao amplificar e medir essa corrente de íons, os
pesquisadores perceberam que ela coincide perfeitamente com o número médio de
fótons em cada pulso de luz - no caso de um laser, a corrente atinge um pico
muito mais elevado do que quando a luz vem de uma lâmpada comum.
"A demonstração de que essas células podem avaliar a
estatística dos fótons traz a esperança de acessarmos as propriedades quânticas
da luz usando biodetectores," disse Leonid Krivitsky, membro da equipe.
Os dois tipos de emissores de fótons investigados neste
experimento são exemplos de fontes de luz "clássicas".
"O próximo passo é investigar luz quântica, como pulsos
com um número fixo de fótons," revelou Krivitsky.
Bibliografia:
Measurement
of photon statistics with live photoreceptor cells
Nigel Sim,
Mei Fun Cheng, Dmitri Bessarab, C. Michael Jones, Leonid A. Krivitsky
Physical
Review Letters
Vol.: 109, 113601
DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.113601
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