Materiais Avançados

Q-Vidros: descoberta uma nova classe de sólidos

Q-Vidros: descoberta uma nova classe de sólidos
O material lembra uma população de cracas. Mas a estrutura é plana, crescendo a partir dos centros mais escuros - as "sementes".[Imagem: Bendersky/NIST]

Vidro esquisito

Pode haver mais tipos de "coisas" na natureza do que nosso vão materialismo poderia julgar.

Gabrielle Long, juntamente com uma equipe da França e dos EUA, acaba de relatar a descoberta de uma nova categoria de sólidos.

A "coisa" não é nem um vidro puro, nem um cristal e nem mesmo um mais exótico quasicristal.

"É muito esquisito. É o material mais estranho que já vi," confessa o professor Lyle Levine, do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos EUA.

O material foi descoberto quando os pesquisadores analisavam pequenas amostras de uma liga de alumínio, ferro e silício que foi resfriada rapidamente.

O material parece não ter nenhuma ordenação extensa de átomos, o que o tornaria um vidro, exceto por uma composição bem definida que cresce a partir de "sementes" - coisas que os vidros seguramente não têm.

Classificação dos sólidos

O catálogo dos sólidos costumava ser bastante simples: um material sólido poderia ser ou um cristal ou um vidro.

Os cristais preenchem o espaço com átomos ou moléculas em padrões específicos e bastante rígidos. As posições dos átomos são fixadas de tal forma que, se você pegar qualquer seção de um cristal puro e deslizá-lo para cima, para baixo, para dentro, para fora ou lateralmente por uma determinada distância, ele vai se encaixar perfeitamente na nova posição. Isto é o que se chama simetria translacional. Você também pode girar o cristal em certos ângulos e os átomos também vão se alinhar. Isto é o que se chama simetria rotacional.

Os vidros não têm nenhuma simetria. Eles consistem de um arranjo aleatório de seus componentes, como se um líquido fosse repentino congelado, sem dar aos átomos a chance para entrar em ordem - na verdade, é assim que os vidros metálicos são feitos.

Tudo ficou mais complicado quando Dan Shechtman descobriu os quasicristais. Ele quase foi excomungado por seus parceiros cientistas, até finalmente vencer a batalha e ganhar o Prêmio Nobel de Química. E os quasicristais são tão estranhos que especula-se que eles sejam extraterrestres - todas as amostras de quasicristais encontradas naturalmente até agora estão em meteoritos.

Q-Vidro

Já o novo material, que o grupo batizou de Q-Vidro - de quasividro - não tem simetria nem rotacional e nem translacional - como também acontece nos vidros - mas tem uma rede atômica que não é aleatória.

"À medida que o nódulo cresce, cada átomo sabe onde ir," conta Levine.

Visto sob um microscópio, uma seção esférica de q-vidro cresce do centro a partir de uma semente, excluindo átomos que não encaixam.

"Ele está rejeitando átomos que não convêm para a estrutura, e se não há nenhuma estrutura, ele não estaria fazendo isso. É incrível. Em tudo que você pode pensar sobre essa coisa ela se comporta como um cristal, exceto que ela não é," diz o pesquisador.

O que o q-vidro é exatamente ainda não se sabe. Mas já há algumas hipóteses.

"Uma possibilidade interessante é que o q-vidro seria o primeiro exemplo de uma configuração tridimensionalmente ordenada de átomos que não possui nem simetria de translação, nem de rotação," propõe Levine. "Essas estruturas têm sido teorizadas por matemáticos, mas nunca foram observadas na natureza."

Bibliografia:

Highly Ordered Noncrystalline Metallic Phase
Gabrielle G. Long, Karena W. Chapman, Peter J. Chupas, Leonid A. Bendersky, Lyle E. Levine, Frédéric Mompiou, Judith K. Stalick, John W. Cahn
Physical Review Letters
Vol.: 111, 015502
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.015502




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