Nova York — InkDesign News — Pesquisadores da Universidade de Nova York (NYU) descobriram uma nova estrutura cristalina incomum durante estudos sobre a formação de cristais em partículas coloidais, abrindo portas para avanços no entendimento da cristalização e possíveis aplicações em materiais de baixa densidade.
Contexto da descoberta
Os cristais são sólidos compostos por partículas organizadas em padrões repetitivos, formados por um processo chamado auto-organização. Até recentemente, acreditava-se que esse processo ocorria de forma linear e previsível, com o crescimento bloco a bloco. No entanto, novos estudos indicam que a formação pode acontecer por vias mais complexas.
Para investigar a cristalização, os cientistas utilizam partículas coloidais, que são esferas pequenas, porém muito maiores que átomos, tornando possível observar o processo em nível individual. “O benefício de estudar partículas coloidais é que podemos observar processos de cristalização em um nível de partícula única, o que é difícil com átomos por serem muito pequenos e rápidos”, explicou o professor Stefano Sacanna, da NYU.
Métodos e resultados
Os pesquisadores conduziram experimentos observando partículas coloidais carregadas em diferentes condições, da suspensão salina até a formação dos cristais. Simultaneamente, realizaram milhares de simulações computacionais para modelar o crescimento e compreender os resultados experimentais.
Descobriram que a formação dos cristais coloidais ocorre em duas etapas: inicialmente, formam-se agregados amorfos e depois estes se transformam em estruturas cristalinas ordenadas, gerando uma variedade de formatos e tipos cristalinos.
Durante os estudos, o estudante de doutorado Shihao Zang encontrou um cristal em forma de haste que não conseguiu identificar. Apesar de parecer inicialmente semelhante a cristais já conhecidos no laboratório, ele apresentava uma composição diferente e canais ocos nas extremidades, algo nunca observado.
“Isso foi intrigante porque geralmente cristais são densos, mas esse apresentava canais vazios que percorriam toda sua extensão.”
(“This was puzzling because usually crystals are dense, but this one had empty channels that ran the length of the crystal.”)— Dr. Glen Hocky, Universidade de Nova York
Comparando com mais de mil estruturas cristalinas naturais sem encontrar correspondência, os cientistas usaram simulações para reproduzir e analisar detalhadamente a estrutura alongada e oca.
“Através da sinergia entre experimentos e simulações, percebemos que essa estrutura cristalina nunca tinha sido observada antes.”
(“Through this synergy of experiments and simulation, we realized that this crystal structure had never been observed before.”)— Prof. Stefano Sacanna, Universidade de Nova York
Batizaram esta nova estrutura de L3S4, mas internamente a chamaram de “Zangenite”, em homenagem a Zang. A pesquisa foi publicada na revista Nature Communications.
Implicações e próximos passos
O cristal Zangenite, com seus canais internos, pode servir de modelo para materiais com funcionalidades específicas como filtragem ou encapsulamento, devido à sua baixa densidade e estrutura oca. Até então, descobertas de novas estruturas cristalinas eram consideradas raras, mas esta pesquisa sugere a possibilidade de identificar outras novas formas ainda não caracterizadas.
Esta descoberta destaca o potencial das partículas coloidais como modelos experimentais para estudos atômicos e amplia o entendimento dos processos não clássicos de cristalização, que podem levar a avanços em materiais nanoestruturados e tecnologia de filtração.
Futuras pesquisas podem explorar a aplicação prática da Zangenite e compreender melhor as condições que permitem o surgimento dessas estruturas únicas, ampliando o horizonte da ciência dos materiais.
Fonte: (sci.news– Ciência & Descobertas)
