segunda-feira, 23 de novembro de 2015

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Esqueça sólido, líquido e gasoso: Cientistas descobrem novo estado da matéria


Uma equipe internacional de cientistas anunciou a descoberta de um novo estado da matéria, um material que parece ser isolante, supercondutor, metal e ímã, tudo em um só. De acordo com a equipe, isso poderia levar ao desenvolvimento de supercondutores de alta temperatura mais eficazes.




Por isso é tão emocionante? Bem, se essas propriedades forem confirmadas, este novo estado da matéria permitirá aos cientistas entender melhor por que alguns materiais têm o potencial de atingir a supercondutividade com uma temperatura crítica relativamente alta – como em menos 135°C, ao invés de -243,2°C.

Como a supercondutividade permite que um material conduza eletricidade sem resistência, o que significa que não há calor, som, ou qualquer outra forma de liberação de energia, este avanço iria revolucionar a forma como usamos e produzimos energia. Porém, ele só seria viável se pudéssemos alcançá-lo nas chamadas temperaturas altas.

Conforme explica Michael Byrne, editor da coluna de tecnologia “Motherboard” da revista “Vice”, quando falamos de estados da matéria, não devemos pensar apenas em sólidos, líquidos, gases e talvez plasmas. Nós também temos que considerar os estados mais obscuros que não ocorrem na natureza, mas são criados em laboratórios – condensado de Bose-Einstein, matéria degenerada, supersólidos, superfluidos e plasma quark-glúon, por exemplo.

Ao introduzir rubídio em moléculas de carbono-60, uma equipe liderada pelo químico Kosmas Prassides, da Universidade de Tokohu, no Japão, foi capaz de mudar a distância entre eles, o que os obrigou formar uma nova estrutura, cristalina. Quando submetida a uma bateria de testes, esta estrutura apresentou uma combinação de fases isolantes, supercondutoras, metálicas e magnéticas, incluindo uma nova em folha, que os pesquisadores têm chamado “metais Jahn-Teller”.

Esqueça sólido, líquido e gasoso: cientistas dizem que existem 500 estados da matéria
Batizado em função do efeito Jahn-Teller – que é utilizado na química para descrever como, a baixas pressões, o arranjo geométrico de moléculas e íons em um estado eletrônico pode ficar distorcido -, este novo estado da matéria permite que os cientistas transformem um isolador – que não pode conduzir eletricidade – em um condutor, simplesmente aplicando pressão.

“Isto é o que os átomos de rubídio fazem: aplicam pressão”, explica Byrne. “Normalmente, quando pensamos sobre a adição de pressão, nós pensamos em termos de apertar alguma coisa, forçando suas moléculas a ficarem mais juntas pela força bruta. Mas é possível fazer a mesma coisa quimicamente, aprimorando as distâncias entre as moléculas adicionando ou subtraindo algum tipo de barreira entre elas – colocando discretamente alguns átomos extras, talvez”.

Em um metal Jahn-Teller, conforme a pressão é aplicada, e conforme o que era anteriormente um isolador – graças ao efeito Jahn-Teller – torna-se um metal, o efeito persiste durante algum tempo. “As moléculas continuam com suas formas antigas. Então, há uma espécie de sobreposição, na qual o material ainda parece muito com um isolante, mas os elétrons também conseguem pular tão livremente como se o material fosse um condutor”, diz.

E é essa fase de transição entre isolante e condutor que, até agora, os cientistas nunca haviam visto. Ela aponta para a possibilidade de transformar materiais isolantes em materiais supercondutores supervaliosos. E esta estrutura cristalina parece ser capaz de fazê-lo a temperatura crítica relativamente alta. “A relação entre o isolador, o estado normal metálico acima da temperatura crítica e o mecanismo supercondutor é uma questão chave para entender todos os supercondutores não convencionais”, escreve a equipe de pesquisa na revista “Science Advances”.

Há muito trabalho de laboratório a ser feito antes que esta descoberta signifique algo para a produção prática de energia no mundo real. Mesmo assim, muitas pessoas já estão animadas com a ideia, como afirma a química Elisabeth Nicol, da Universidade de Guelph, no Canadá: “Compreender os mecanismos em jogo e como eles podem ser manipuladas para alterar a temperatura crítica certamente irá inspirar o desenvolvimento de novos materiais supercondutores”. [HypeScience]

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