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Se você já viu a água congelar, você testemunhou o que os físicos chamam de “transição de fase”. Os cientistas da Universidade Metropolitana de Osaka descobriram uma transição de fase sem precedentes durante a qual os cristais atingem características amorfas, mantendo suas propriedades cristalinas. Suas descobertas contribuem para o desenvolvimento de materiais híbridos para uso em ambientes hostis, como o espaço sideral. Os resultados foram publicados em Revisão Física B.
Uma transição de fase típica exibida por sólidos cristalinos envolve uma mudança na estrutura cristalina. Tais transições de fase estruturais geralmente ocorrem em temperaturas finitas. No entanto, controlar a composição química do cristal pode diminuir a temperatura de transição para zero absoluto (-273°C). O ponto de transição no zero absoluto é chamado de ponto crítico quântico estrutural.
No composto dielétrico Ba1-xSrxAl2O4, a transição de fase estrutural é impulsionada por um modo acústico suave, cujo padrão de vibração atômica é semelhante ao das ondas sonoras. O composto compreende um AlO4 rede tetraédrica e átomos de Ba/Sr. A equipe de pesquisa liderada pelo professor associado Yui Ishii da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade Metropolitana de Osaka descobriu que um arranjo atômico altamente desordenado é formado no AlO4 rede em composições químicas próximas ao ponto crítico quântico estrutural, resultando em ambas as características de materiais cristalinos e amorfos.
BA1-xSrxAl2O4 é um sólido cristalino. No entanto, os pesquisadores descobriram que em concentrações mais altas de Sr do que o ponto crítico quântico estrutural, Ba1-xSrxAl2O4exibe a característica térmica de materiais amorfos, ou seja, baixa condutividade térmica comparável à de materiais de vidro (por exemplo, vidro de sílica). Eles observaram que uma parte da estrutura atômica perde periodicidade por causa do modo acústico suave parado incoerentemente. Como resultado, é realizada uma combinação de uma rede Al-O vítrea e um arranjo periódico de Ba.
Esse estado híbrido, que a equipe de pesquisa foi a primeira a descobrir, pode ser criado simplesmente misturando matérias-primas uniformemente e aquecendo-as.
O professor Ishii concluiu: “Em princípio, o fenômeno revelado nesta pesquisa pode ocorrer em materiais que exibem modos acústicos suaves. A aplicação dessa técnica a vários materiais possivelmente nos ajudará a criar materiais híbridos que combinam as propriedades físicas dos cristais, como propriedades ópticas e elétricas condutividade térmica, com a baixa condutividade térmica dos materiais amorfos. Além disso, a alta resistência ao calor dos cristais pode ser utilizada para desenvolver materiais de isolamento que podem ser usados em ambientes hostis, como o espaço sideral.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade Metropolitana de Osaka. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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