Edição de Notícias da UFSCar Categoria Selecione um ou mais campus que a notícia deve ser exibida. São CarlosArarasSorocabaLagoa do Sino Título Informe o título da notícia. Subtítulo Informe o subtítulo Texto Informe o texto da notícia. <p>Todos aprendemos que, abaixo de uma determinada temperatura - a temperatura de fusão -, líquidos solidificam (cristalizam). Mas esta não é toda a verdade. É possível, garantindo-se algumas condições, manter uma substância no estado líquido, inclusive a água, por exemplo, mesmo abaixo de sua temperatura de fusão (0 graus Celsius, no caso da água), gerando o que se chama de líquido super-resfriado.<br /><br />Há, no entanto, um limite de temperatura abaixo do qual a matéria no estado líquido super-resfriado deve, necessariamente, seguir um de dois caminhos possíveis: cristalizar ou, em alguns casos, congelar temporariamente sem cristalizar, virando um vidro. É o que demonstram artigos publicados recentemente por pesquisadores do Centro de Pesquisa, Tecnologia e Educação em Materiais Vítreos (CeRTEV), sediado na UFSCar. O CeRTEV é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).<br /><br /><u><a href="https://www.youtube.com/watch?v=eYIWiFeKt5o" target="_blank">- Confira, neste vídeo de divulgação científica produzido pelo CeRTEV, uma ilustração do comportamento da matéria nos diferentes estados.</a></u><br /><br />Neste tema, uma proposição teórica desafiadora foi publicada em 1948 pelo professor da Universidade de Princeton (nos Estados Unidos) Walter Kauzmann, no prestigiado periódico <u><a href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr60135a002" target="_blank">Chemical Reviews</a></u>. Kauzmann indicou que, se um líquido super-resfriado pudesse permanecer neste estado em uma determinada temperatura - hoje denominada temperatura de Kauzmann -, sua entropia seria igual à entropia do mesmo material cristalizado. Teríamos, assim, uma situação inusitada - líquidos geralmente têm entropia maior que os cristais isoquímicos -, que ficou conhecida como Paradoxo de Kauzmann. O maior problema é que se esse líquido continuasse sendo resfriado, sua entropia eventualmente se anularia em uma temperatura acima de 0 Kelvin, o que contraria a Terceira Lei da Termodinâmica.<br /><br />Assim, o próprio Kauzmann propôs a existência de uma temperatura limite para líquidos super-resfriados, que deveriam cristalizar antes de atingir a temperatura de Kauzmann. Porém, provar este enunciado experimentalmente é praticamente impossível, já que, nessa faixa de baixas temperaturas, os fenômenos que precisam ser observados e medidos - nucleação de cristais e relaxação estrutural - podem demorar intervalos de tempo de milhões de anos para acontecer.<br /><br />"A pergunta, para equacionar o paradoxo, é: o que acontece com um material super-resfriado até a temperatura de Kauzmann? Continua líquido, vitrifica ou cristaliza? Esta é a pergunta, mas mesmo após cerca de 400 trabalhos científicos sobre o tema, ninguém conseguiu medir experimentalmente essas propriedades na temperatura de Kauzmann, para saber a resposta", explica Edgar Dutra Zanotto, coordenador do CeRTEV e do Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da UFSCar.<br /><br />O que os pesquisadores do CeRTEV fizeram foi utilizar a técnica de simulação computacional chamada de Dinâmica Molecular e, assim, mostrar, para duas substâncias - o germânio e o selenieto de zinco -, que a cristalização de fato acontece em uma temperatura bem superior que a temperatura de Kauzmann. "Com a Dinâmica Molecular, conseguimos ir diminuindo a temperatura e aferindo, em cada temperatura, quais os tempos para cristalizar e para o líquido super-resfriado relaxar e continuar líquido. Assim, para cada material, chegamos a temperaturas em que os líquidos cristalizam antes de relaxar, e estas temperaturas estão acima das respectivas temperaturas de Kauzmann. Portanto, o paradoxo está resolvido para esses materiais", continua Zanotto. <br /><br />"Confirmamos, assim, para o germânio e para o selenieto de zinco, que o paradoxo não existe, porque esses líquidos não conseguem chegar à temperatura de Kauzmann; durante o resfriamento eles cristalizam antes de chegar lá", atesta o pesquisador. Ele conta que estão realizando simulação similar também para a água, mais complicada devido à complexidade da molécula. Segundo Zanotto, para que o paradoxo seja definitivamente derrubado, é preciso que outros pesquisadores alcancem resultados semelhantes para algumas outras substâncias.<br /><br />Além da relevância teórica do estudo, o conhecimento produzido guarda potenciais aplicações, já que há algumas aplicações importantes para os líquidos super-resfriados, como a conservação de órgãos para transplantes, e também fármacos, e vírus, que ficam ativos em apenas um dos estados, amorfo (que é o estado dos líquidos super-resfriados e vidros) ou cristalino.<br /><br />Ao comentar como o paradoxo o intrigava desde o final dos anos 80, já que todos os líquidos usados para a fabricação de vidros (sua área de pesquisa) podem ser super-resfriados, Zanotto faz uma reflexão sobre o processo de produção do conhecimento científico. "Esta é a função das Ciências Naturais: entender, descrever e prever fenômenos. Nós conseguimos entender como funcionam os processos de nucleação de cristais e relaxação estrutural, calcular as velocidades, as dinâmicas, e verificar que os tempos de nucleação e relaxação se cruzam acima da temperatura de Kauzmann, ou seja, que abaixo dessa temperatura limítrofe um líquido super-resfriado não consegue relaxar antes de cristalizar, isto é, ele cristaliza antes de chegar à temperatura que caracterizaria o paradoxo", sintetiza.<br /><br />Dois artigos foram publicados a partir dessas pesquisas, e um deles foi destaque na <u><a href="https://www.sbpmat.org.br/pt/artigo-em-destaque-desfazendo-o-paradoxo-dos-liquidos-super-resfriados/" target="_blank">edição de novembro do Boletim da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat)</a></u>, com repercussão no <a href="https://multibriefs.com/briefs/mrs/MRS121621.php" data-linktype="external" data-val="https://multibriefs.com/briefs/mrs/MRS121621.php">boletim mais recente da MRS</a> (<em>Materials Research Society</em>, associação internacional da área). Intitulado <u><a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645421006832?via%3Dihub" target="_blank">"Unveiling relaxation and crystal nucleation interplay in supercooled germanium liquid"</a></u>, o artigo, publicado no periódico <em>Acta Materialia</em>, é assinado pelo pesquisador de pós-doutorado (com bolsa da Fapesp) Azat O. Tipeev; José Pedro Rino, docente do Departamento de Física da UFSCar; e Zanotto.<br /><br />O outro artigo, intitulado <u><a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927025621001464?via%3Dihub" target="_blank">"Relaxation, crystal nucleation, kinetic spinodal and Kauzmann temperature in supercooled zinc selenide"</a></u>, foi publicado no periódico <em>Computational Materials Science</em>, com autoria da pesquisadora de pós-doutorado (também com bolsa da Fapesp) Leila Separdar, Rino e Zanotto.<br /><br />No episódio 20 do podcast Ciência UFSCar, produzido pelo Instituto da Cultura Científica da UFSCar, a jornalista Mariana Pezzo conversa com Edgar Zanotto sobre esses estudos. O episódio pode ser conferido nos principais tocadores de áudio e na <u><a href="https://www.radio.ufscar.br/podcastfilter/ciencia/" target="_blank">área de podcasts do site da Rádio UFSCar 95,3 FM</a></u>.</p> text/htmltext/plain Data Selecione a data da notícia. 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