Materiais Avançados

Cristal emenda pedaços e cicatriza depois de quebrado

Cristal emenda pedaços e cicatriza depois de quebrado
O cristal cola novamente depois de quebrado - é possível ver a "cicatriz" na parte central do cristal. [Imagem: Patrick Commins/NYU Abu Dhabi]

Cristal

Pesquisadores sintetizaram um pequeno cristal amarelo que, quando quebrado, volta a colar, bastando colocar seus pedaços juntos novamente, sem adição de qualquer produto.

Já foram desenvolvidos vários materiais que se regeneram ou se autoconsertam, mas todos são polímeros ou géis, ou seja, materiais moles - esta é a primeira vez que o autoconserto ocorre em um material cristalino, duro e seco.

E a similaridade com a cicatrização dos materiais biológicos vai além: o cristal cria uma "cicatriz" depois de voltar a se unir.

Autoconserto

Vendo as características que permitem a recolagem dos materiais moles, Patrick Commins e seus colegas da Universidade de Nova Iorque se perguntaram o que aconteceria se eles sintetizassem um material duro que apresentasse a mesma estrutura atômica responsável pela cicatrização dos materiais moles.

Eles chegaram a um composto orgânico à base de enxofre - batizado de dissulfeto de di-pirazol-tiuram - que forma pequenos cristais. Isto porque é a relação entre os átomos de enxofre que dá a propriedade de autoconserto aos polímeros moles - os átomos de enxofre "fluem" em direção uns aos outros, refazendo a conexão que conserta o material.

E, confirmando que os átomos de enxofre são de fato responsáveis pela autocicatrização, a coisa funcionou no cristal.

"O que acontece quando nós quebramos o cristal é que todos esses [átomos de] enxofre se movimentam, e quando nós pressionamos os pedaços eles reformam suas ligações e o cristal se conserta," contou Commins.

Cristal emenda pedaços e cicatriza depois de quebrado
Os átomos de enxofre "fluem" para a borda quando dois pedaços do cristal se juntam, refazendo a conexão e juntando as duas partes quebradas. [Imagem: Patrick Commins/NYU]

Cristais com cicatrização

O autoconserto é suficiente para que o cristal torne-se uma única peça novamente, restando apenas uma "marca de cicatrização" onde ele havia sido quebrado.

As propriedades mecânicas, contudo, não se restauram por completo: basta uma força de 6,7% da força necessária para quebrar originalmente o cristal para que ele se quebre novamente depois do autoconserto.

"Isto é de fato uma pequena revolução, porque mostra um conceito que até agora não era considerado possível. É a primeira vez que observamos que estruturas rígidas como cristais podem se autoconsertar. Ninguém esperava por isso. É certamente uma mudança no nosso entendimento dos cristais," disse o professor Pance Naumov.

Bibliografia:

Self-Healing Molecular Crystals
Patrick Commins, Hideyuki Hara, Pance Naumov
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.201606003




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