“Entre sólido e líquido”: cientistas observam novo estado da matéria
Equipe internacional documenta pela primeira vez estado “hexático” em iodeto de prata com espessura de apenas um átomo durante processo de derretimento
Uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, documentou pela primeira vez a fase “hexática” em um cristal de iodeto de prata (AgI) com espessura de apenas um átomo. O estudo, publicado na revista Science, registrou este estado da matéria intermediário entre sólido e líquido durante o processo de derretimento do material. A descoberta desafia teorias estabelecidas sobre o comportamento de materiais bidimensionais.
Para viabilizar o experimento, os cientistas posicionaram o material entre duas camadas de grafeno, criando uma estrutura protetora que chamaram de “sanduíche”. Esta configuração evitou o colapso do delicado cristal, permitindo que ele derretesse naturalmente enquanto os pesquisadores monitoravam o processo em nível atômico.
De acordo com o ScienceDaily, esta técnica inovadora representa um avanço significativo na observação de fenômenos físicos em materiais ultrafinos. O estudo revela que materiais extremamente finos, quando aquecidos, não derretem instantaneamente como os tridimensionais convencionais. Em vez disso, passam por um estado intermediário onde as posições atômicas se afrouxam como um líquido, mas ainda mantêm certa ordem característica dos sólidos.
Embora a fase “hexática” tenha sido proposta teoricamente na década de 1970, sua confirmação em materiais reais permaneceu um desafio científico por décadas. Até agora, este fenômeno havia sido observado apenas em sistemas modelo simplificados, como esferas de poliestireno densamente empacotadas.
Nos laboratórios da Universidade de Viena, a equipe desenvolveu uma configuração experimental especializada. Assim, os pesquisadores utilizaram um microscópio eletrônico de transmissão de varredura equipado com um suporte de aquecimento para elevar gradualmente a temperatura da amostra acima de 1100° C. Os pesquisadores identificaram a fase hexática em uma faixa de temperatura muito estreita, aproximadamente 25° C abaixo do ponto de fusão do iodeto de prata. Medições adicionais de difração de elétrons confirmaram este comportamento, fornecendo dados precisos sobre a transição de fase.
Papel da inteligência artificial
A tecnologia de IA foi fundamental para o sucesso do experimento. “Sem o uso de ferramentas de IA como redes neurais, teria sido impossível rastrear todos esses átomos individuais”, explica Kimmo Mustonen, autor sênior do estudo. O trabalho foi conduzido por uma equipe internacional liderada pela Universidade de Viena, incluindo cientistas como Kimmo Mustonen, David Lamprecht e Thuy An Bui. A pesquisa com este novo estado exótico da matéria impacta diretamente o campo da ciência de materiais, principalmente no estudo de materiais bidimensionais. O estudo também revelou comportamentos inesperados durante o processo. “Isso sugere que o derretimento em cristais covalentes bidimensionais é muito mais complexo do que se pensava anteriormente”, afirma David Lamprecht.
Porém, ainda não está completamente esclarecido se este estado da matéria ocorre em outros materiais bidimensionais além do iodeto de prata, o que abre caminho para novas pesquisas na área. Também permanece incerto quais aplicações práticas esta descoberta poderá ter no futuro. Jani Kotakoski, chefe do grupo de pesquisa na Universidade de Viena, destaca: “Kimmo e seus colegas demonstraram mais uma vez como a microscopia de resolução atômica pode ser poderosa”. Além disso, a partir desta descoberta, novos estudos poderão explorar como este fenômeno se manifesta em outros materiais de espessura atômica. Bem como quais propriedades únicas podem surgir durante estas transições de fase.
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Fonte: Giz Brasil
