Físicos observaram um estado da matéria inteiramente novo denominado ‘vidro líquido’

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(Créditos: Blaine Harrington III/The Image Bank/Getty Images)

Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert

Os físicos identificaram um novo estado da matéria, ocultado nas misteriosas transformações que ocorrem entre os estados líquido e sólido do vidro.

A transição vítrea fascina os cientistas, e o novo estado da matéria – chamado de ‘vidro líquido’ – exibe um comportamento em nível microscópico que não foi visto antes, marcando-o como separado de fenômenos observados anteriormente.

Esse novo estado parece existir entre um sólido e um coloide (como um gel): misturas homogêneas com partículas microscópicas, mas ainda maiores do que átomos e moléculas, e mais fáceis de estudar. Neste caso, pequenos coloides elipsoidais de plástico feitos sob medida foram criados e misturados em um solvente.

“Isso é incrivelmente interessante do ponto de vista teórico”, disse Matthias Fuchs, professor de teoria da matéria condensada mole na Universidade de Constança, na Alemanha.

“Nossos experimentos fornecem o tipo de evidência para a interação entre as oscilações críticas e a paralisação vítrea que a comunidade científica busca há algum tempo.”

Quando os materiais se transformam de líquidos em sólidos, suas moléculas geralmente se alinham para formar um padrão cristalino. Não é assim com o vidro, que é o motivo pelo qual os cientistas estão tão interessados ​​em analisá-lo e desconstruí-lo: com o vidro (e materiais semelhantes ao vidro), as moléculas são bloqueadas ou congeladas em um estado desordenado.

No vidro líquido, os cientistas notaram que os coloides eram capazes de se mover, mas não podiam girar – eles tinham mais flexibilidade do que as moléculas do vidro, mas não o suficiente para torná-los comparáveis ​​aos materiais regulares que já foram amplamente estudados.

Usando coloides elipsoidais em vez das formas esféricas padrão, essas rotações travadas puderam ser observadas. As partículas se agruparam em grupos com orientações semelhantes, que então se obstruíram dentro do material.

Partículas elipsoidais em aglomerados em vidro líquido. (Créditos: Grupos de pesquisa do professor Andreas Zumbusch e do professor Matthias Fuchs)

“Devido às suas formas distintas, nossas partículas têm orientação – em oposição às partículas esféricas – o que dá origem a tipos de comportamentos complexos inteiramente novos e não estudados”, explica Andreas Zumbusch, professor de físico-química na Universidade de Constança.

Os pesquisadores dizem que o novo estado da matéria é na verdade duas transições interagindo que competem entre si de líquido para sólido, criando uma mistura de propriedades diferentes. A forma e a concentração das partículas parecem ser cruciais na criação deste vidro líquido.

Como sempre nas transições de vidro, ainda há muitas perguntas sem resposta, mas os autores do estudo esperam que a descoberta do vidro líquido – que os cientistas vêm prevendo há vinte anos – possa ajudar a melhorar nossa compreensão de como as transições de vidro funcionam nos menores escalas.

As descobertas também têm o potencial de ir além do vidro, esclarecendo várias coisas, desde em relação a menor célula biológica até o maior sistema cosmológico – qualquer cenário onde haja desordem inexplicada.

“Nossos resultados fornecem uma visão sobre a interação entre estruturas locais e transformações de fase”, escrevem os pesquisadores em seu paper.

“Isso ajuda a orientar aplicações como a automontagem de superestruturas coloidais e também evidencia a importância da forma na transição vítrea em geral.”

A pesquisa foi publicada no PNAS.