Pesquisadores do Berkeley Lab, vinculado à Universidade da Califórnia, encontraram pistas sobre um fenômeno oculto na transição entre líquido e sólidos. A pesquisa foi publicada no periódico PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). As três estados físicos canônicos: líquido, sólido e gasoso, ainda hoje são objeto de estudo, pois não se sabe ao certo, como essa transição física ocorre em uma escala atômica.
Existindo uma lacuna no conhecimento nesse campo e os pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia, desenvolveram uma teoria a fim de explicar como esse estado oculto na transição de fases ocorre. A equipe focou no comportamento de líquidos super resfriados, traçando um paralelo com o comportamento de líquidos de alta temperatura.
Quanto melhor o arranjo simétrico, mais rígido é o material.Fonte: Getty Images
Quando em estado sólido, algumas substâncias tendem a ter um arranjo molecular simétrico, sendo conhecidos como sólidos cristalinos. Em contraponto a essa construção “perfeita”, alguns sólidos não respeitam esse arranjo, como o vidro e o plástico, sendo conhecidos como sólidos amorfos.
No momento em que são observados em escala atômica, esses materiais apresentam a dureza de um sólido, porém mantém o arranjo molecular similar ao dos líquidos. Para a equipe, a configuração atômica desses materiais dá a impressão de que estão em uma espécie de “escoamento” constante e muito lentamente.
O fantástico mundo da física atômica
Para tentar desvendar o mistério entre as fases físicas de transição e a diferença no comportamento de líquidos super resfriados e os de alta temperatura, os pesquisadores realizaram uma simulação computacional em 2D. Eles observaram que mesmo em temperaturas muito baixas, alguns átomos se mantinham em estado de excitação, movimentando e mudando sua configuração ao longo do tempo.
Em uma temperatura inicial, quando é dado o início para a mudança de transição, esses átomos parecem se unir, formando um “defeito” no sistema e desencadeando os processos de mudança de estado físico.
(Esquerda) Em amarelo, acima de uma temperatura inicial, as partículas se comportam livremente, como no líquido. (Direita) Abaixo da temperatura inicial, ainda existem algumas moléculas, em amarelo, livres. A região azul representa as zonas “congeladas”.Fonte: Reprodução Kranthi Mandadapu/UC Berkeley
“Toda a busca é entender microscopicamente o que separa o líquido super-resfriado e um líquido de alta temperatura”, declara Kranthi Mandadapu, cientista da equipe do Berkeley Lab e professor de engenharia química na Universidade da Califórnia.
Esclarecer como a transição ocorre, desvendo esse estado oculto, e as diferenças entre esses materiais, dá aos cientistas infinitas possibilidades de desenvolvimento.
Os principais usos apontados pelo Berkeley Lab estão na área médica com o desenvolvimento de dispositivos médicos, como para administração de medicamentos e fabrico aditivo (impressões 3D).
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