SBF
06/03/2019
Em geral, quando aquecidos acima de uma certa temperatura, materiais em estado cristalino passam para um estado líquido em que seus átomos e moléculas, antes relativamente parados e bem organizados, se movimentam de maneira desordenada. As moléculas de água que formam os cristais de gelo, por exemplo, sofrem uma transição de fase para o estado líquido quando a temperatura sobe acima de 0℃, sob uma pressão atmosférica terrestre. Recentemente, porém, pesquisadores observaram em laboratório filmes ferromagnéticos em que ocorre o inverso: suas moléculas se arranjam de maneira mais ordenada à medida que o filme é aquecido. “É um tipo de transição de fase rara e estranha”, diz o Lucas Nicolao, físico da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). “É como se um líquido se transformasse em cristal à medida que aumentássemos a temperatura.”
Nicolao e seu colega da UFSC, o físico Alejandro Mendoza-Coto, junto com o físico Rogelio Díaz-Méndez, do Instituto Real de Tecnologia, em Estocolmo, na Suécia, realizaram um estudo teórico em que conseguiram determinar as condições essenciais para que o fenômeno do derretimento invertido aconteça. Realizado com apoio da FAPESC, o estudo foi publicado dia 14 de fevereiro no periódico Scientific Reports.
Além de analisar modelos matemáticos para os filmes ferromagnéticos, a equipe também investigou modelos de outros sistemas físicos semelhantes. Nos filmes ferromagnéticos os ímãs microscópicos do material sofrem a ação de duas forças eletromagnéticas distintas que competem entre si. Uma situação semelhante acontece em outros tipos de materiais, como os compostos por dois tipos de blocos de polímeros e as soluções coloidais. Dependendo de como agem, as duas forças em competição, esses materiais podem gerar estruturas microscópicas de interesse para a nanotecnologia, por exemplo. As simulações computacionais do estudo preveem que, além dos filmes ferromagnéticos, esses materiais também podem sofrer derretimento inverso.
O derretimento inverso acontece quando a temperatura aumenta e esses materiais passam de uma fase homogênea para uma fase modulada (veja figura acima). “Uma de nossas conclusões principais foi que, para que a transição inversa possa acontecer, as escalas de energia das fases homogênea e modulada precisam ser parecidas”, explica Mendoza-Coto. “Também entendemos o mecanismo microscópico que compensa energia e entropia, permitindo a existência da transição inversa.” [2]
[1] Crédito da imagem: Divulgação.
[2] O trabalho foi publicado no artigo científico: “On the mechanism behind the inverse melting in systems with competing interactions” de Alejandro Mendoza-Coto, Lucas Nicolao e Rogelio Díaz-Méndez. Scientific Reports 9, 2020 (2019). [ArXiv:1804.07867].
Como citar esta notícia científica: SBF. Estudo determina quando cristais “derretem ao contrário”. Saense. http://www.saense.com.br/2019/03/estudo-determina-quando-cristais-derretem-ao-contrario/. Publicado em 06 de março (2019).
