Ouro brilha e surpreende em três experimentos históricos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/08/2025

O ouro começou mostrando que talvez não exista limite para impedir que um material sólido se liquefaça.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC]

Catástrofe da entropia

Na mesma semana, o ouro se transformou em estrela científica, ao ser o astro de experimentos que vão marcar vários campos de pesquisa.

A história começa com Thomas White e colegas da Universidade de Nevada, nos EUA, que na verdade usaram o ouro para conseguir logo dois feitos de uma só vez.

Eles não apenas quebraram um recorde de temperatura, como também derrubaram uma teoria antiga sobre a formação de materiais cristalinos.

A equipe desenvolveu uma nova técnica de espectroscopia a laser que permitiu aquecer o ouro a mais de 19.000 Kelvin (18.726,67 °C), o que representa mais de 14 vezes o seu ponto de fusão, sem que ele perdesse sua estrutura sólida e cristalina. "Este é possivelmente o material cristalino mais quente já registrado," disse White.

O experimento também derruba um limite teórico de longa data, conhecido como catástrofe da entropia. A teoria da catástrofe da entropia afirma que os sólidos não podem permanecer estáveis acima de aproximadamente três vezes sua temperatura de fusão sem derreter espontaneamente. O ponto de fusão do ouro (1064,18 °C) ficou muito para trás neste experimento.

Para conseguir os dois feitos, os pesquisadores projetaram um aparato para aquecer uma fina folha de ouro usando um laser superpotente, mas na forma de pulsos muito curtos (50 quatrilionésimos de segundo). A velocidade com que o ouro foi aquecido parece ser a razão pela qual ele permaneceu sólido. Isso indica que o limite de superaquecimento de sólidos pode ser muito maior - ou mesmo inexistente - se o aquecimento ocorrer com rapidez suficiente.

O pouco sociável ouro inesperadamente formou uma molécula com o hidrogênio.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC]

Ouro reage com hidrogênio

Cientistas do acelerador SLAC, nos EUA, estavam estudando a formação de diamantes sob pressão e calor extremos quando, sem querer, sintetizaram moléculas de hidreto de ouro, um composto inesperado de ouro e hidrogênio - o ouro é usado para lidar com os raios X usados para medir o que está acontecendo nas bigornas de diamante.

Isso contesta a reputação do ouro como um metal quimicamente não-reativo, além de abrir as portas para o estudo do hidrogênio em condições de alta densidade e pressão, o que pode viabilizar experimentos de laboratório para estudar o interior dos planetas e os processos de fusão nuclear, tanto nas estrelas quanto nas usinas de geração de energia.

Os resultados também sugerem que condições extremas podem produzir compostos exóticos não apenas desconhecidos, mas também tidos como impossíveis pelas teorias, abrindo oportunidades promissoras para futuras pesquisas em química de alta pressão.

O hidreto de ouro (Au₂H) formou-se sob pressões entre 40 e 80 GPa e uma temperatura de 2200 K (1926,85 °C).

"Foi inesperado porque o ouro é quimicamente muito chato e pouco reativo - é por isso que o usamos como absorvedor de raios X nesses experimentos," disse o pesquisador Mungo Frost. "Esses resultados sugerem que há potencialmente muita química nova a ser descoberta em condições extremas, onde os efeitos da temperatura e da pressão começam a competir com a química convencional, e você pode formar esses compostos exóticos."

Superátomos de ouro são muito mais fáceis de lidar do que elétrons de átomos presos em gases frios.
[Imagem: Juniper Foxley et al. - 10.1021/acscentsci.5c00139]

Superátomos de ouro

Uma equipe das universidades do Estado da Pensilvânia e do Colorado, nos EUA, demonstrou como um aglomerado de átomos de ouro permite explorar os efeitos do momento magnético, ou spin, imitando algo que hoje exige manipular elétrons individuais de átomos presos em um gás ultrafrio.

Isso não apenas simplifica drasticamente o aparato experimental necessário para o desenvolvimento de novas formas de computação, como a spintrônica e a computação quântica, como também permite que os dispositivos que exploram as propriedades magnéticas do spin possam ser facilmente ampliados, construídos em grande escala.

Esses aglomerados são conhecidos como superátomos, porque seu caráter eletrônico é semelhante ao de um átomo - é possível até mesmo colocar um átomo dentro de outro, o que lança ideias como a de criar uma Tabela Periódica de superátomos.

"Pela primeira vez, mostramos que nanoaglomerados de ouro possuem as mesmas propriedades-chave de spin que os métodos atuais de última geração para sistemas de informação quântica," disse o professor Ken Knappenberger. "De forma empolgante, também podemos manipular uma propriedade importante, chamada polarização de spin, nesses aglomerados, que geralmente é fixa em um material. Esses aglomerados podem ser facilmente sintetizados em quantidades relativamente grandes, tornando este trabalho uma prova de conceito promissora de que aglomerados de ouro podem ser usados para apoiar uma variedade de aplicações quânticas."

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