Wednesday, August 07, 2013

Física maluca: cientistas estudam criação de líquido que não é líquido

Material simulado em laboratório continua líquido mesmo em temperaturas muito baixas, mas se comporta de maneira similar aos sólidos.
Por Felipe Arruda em 07/08/2013
Fonte da imagem: WikipediaFísica maluca: cientistas estudam criação de líquido que não é líquido
Ao baixar demais a temperatura, muitos materiais se tornam um cristal sólido. Pelo menos é isso que preveem as teorias da Física tradicional. Porém, a regra pode ter exceções, já que dois cientistas acreditam ter encontrado um líquido que, apesar de seu estado fluido, acaba sendo mais estável do que um cristal sólido.
O experimento, detalhado no periódico científico “Nature Physics”, apresentou um modelo puramente computacional desse líquido curioso, mas que pode oferecer algumas ideias novas sobre o processo de formação de cristais, assim como evitar que eles se formem ou, então, fazer com que eles não tenham uma forma definida.

Como fazer um líquido que não é líquido?

Para construir esse material bizarro, cientistas começaram a experiência com um coloide, ou seja, um líquido que possui pequenas partículas suspensas. Um exemplo clássico de coloide é o leite, que apesar de ser construído praticamente por água, tem coloração, gosto e consistência alterados por causa das inúmeras partículas de gordura e proteína que flutuam na mistura.
Entretanto, o leite congela. Porém, se as moléculas de um coloide se organizarem de maneira específica, a cristalização não acontece e o material adquire uma forma estável e que parece sólida, mas que tem a estrutura molecular de um líquido.
Usando moléculas com quatro ligações em um modelo computacional, os cientistas perceberam que a cristalização acontece rapidamente caso essas ligações sejam rígidas. Quando flexibilizadas, as ligações continuam desordenadas e criam aglomerações granulosas. Caso a temperatura continue baixando, o material se torna um vidro, com moléculas desordenadas e que formam uma espécie de sólido amorfo.

Moléculas flexíveis

Basicamente, as moléculas com ligações flexíveis se comportam dessa forma por causa de duas forças competindo no líquido enquanto ele esfria: energia e entropia, que é uma medida de quão desordenado um sistema parece. Em líquidos, as moléculas estão dispostas aleatoriamente, enquanto que em cristais elas estão agrupadas em determinados padrões.
Quando a temperatura cai, as moléculas começam a se organizar para que gastem cada vez menos energia. Sendo assim, a entropia diminui quando a água congela. Já as moléculas de um coloide com ligações flexíveis possuem outras formas de se conectar entre elas, com muito mais possibilidade de se agruparem de quatro em quatro e, mesmo assim, formarem uma estrutura desordenada.
O resultado acaba sendo um líquido que se comporta como sólido. E apesar de tudo ter sido feito em um computador, o cientistas Frank Smallenburg, da Universidade Sapienza, em Roma, declara que o software descreve sistemas reais, e cita a alguns polímeros e até mesmo o DNA como moléculas capazes de agir dessa forma. O próximo passo da pesquisa será a experimentação com materiais de verdade.

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