Quiralidade Dinâmica do Ácido Fórmico Revelada por Vibrações Quânticas em Experimento de Precisão

Uma nova investigação científica, publicada em janeiro de 2026 na revista Physical Review Letters, está a redefinir a compreensão da geometria molecular ao demonstrar que o Ácido Fórmico (HCOOH), tradicionalmente considerado uma molécula estritamente planar, exibe, na realidade, uma estrutura tridimensional dinâmica. A descoberta central reside no fato de que vibrações atômicas mínimas e contínuas forçam a molécula a perder sua simetria quase instantaneamente, adotando uma conformação quiral, ou seja, não espelhada, na maior parte do tempo.

A base física para este comportamento reside na manifestação direta de efeitos quânticos, especificamente as vibrações de ponto zero, que impedem que os núcleos atômicos permaneçam completamente imóveis. A implicação teórica é a necessidade de reavaliar como a geometria molecular é concebida quando está em fluxo constante devido a estes efeitos quânticos, sugerindo que a forma plana observada é apenas a média temporal das vibrações em todas as direções. Este achado desafia a suposição de longa data que tratava o Ácido Fórmico como um exemplo canônico de geometria plana.

Os dados experimentais de alta precisão foram obtidos no acelerador DESY, utilizando a fonte de raios-X PETRA III, em Hamburgo. Os pesquisadores aplicaram um feixe de raios-X para induzir os efeitos fotoelétrico e de Auger, um processo que resulta na explosão de Coulomb da molécula. A geometria molecular instantânea foi calculada pela medição sequencial desses processos em coincidência, empregando o microscópio de reação COLTRIMS.

A equipe de pesquisa foi liderada pelo Professor Doutor Reinhard Dörner, do Instituto de Física Nuclear da Universidade Goethe, contando com colaborações das Universidades de Kassel e Marburg, da Universidade de Nevada, do Instituto Fritz Haber e do Instituto Max Planck de Física Nuclear. O método COLTRIMS, ou Espectroscopia de Momento de Íons de Recuo de Alvo Frio, técnica da qual o Professor Dörner é cofundador, foi crucial para a determinação precisa do momento de cada partícula e a subsequente reconstrução da geometria instantânea da molécula.

O avanço na capacidade de medir com exatidão a geometria molecular instantânea, combinando técnicas avançadas como o COLTRIMS com a luminosidade dos raios-X do PETRA III, sinaliza um progresso substancial na física experimental. Além disso, o fato de que a agitação quântica pode induzir uma propriedade intrínseca como a quiralidade — um conceito de importância central na biologia — sugere ramificações mais amplas sobre como a assimetria surge em sistemas naturais. A pesquisa do grupo do Prof. Dörner, que recebeu um ERC Advanced Grant em 2024, foca em desvendar a dinâmica quântica durante a liberação de elétrons de átomos.