Cientistas produzem sem querer um novo tipo de vidro

Quando uma equipa de investigadores norte-americanos tentou explicar os picos incomuns que surgiam onde deveria haver dados ópticos sem perturbações, pensaram que podia haver algum problema nos seus cálculos.

Mas, na verdade, o que estavam a ver era real. Os picos eram uma indicação de ordem molecular num material que se pensava ser totalmente amorfo e aleatório.

Logo, o que as experiências tinham produzido era mesmo um novo tipo de vidro.

Os resultados da equipa da Universidade de Chicago e da Universidade de Wisconsin foram publicados na Proceedings of the National Academy of Sciences.

Sem querer

A descoberta imprevista poderia oferecer uma forma simples de melhorar a eficiência dos dispositivos eletrónicos, como diodos emissores de luz (LEDs), fibras ópticas e células solares. Também pode ter importantes implicações teóricas para a compreensão dos vidros, materiais ainda surpreendentemente misteriosos.

“Esta é uma grande surpresa”, disse Juan de Pablo, investigador de engenharia molecular na Universidade de Chicago, nos EUA. “A aleatoriedade é quase a característica definidora dos vidros”, explica, o que fez com que os picos não fossem tão surpreendentes logo no início.

Agora, os investigadores estão a demonstrar que é possível criar vidros onde houver alguma organização bem definida.

Depois desta experiência, os cientistas compreendem melhor a origem desses efeitos, e podem controlar essa organização ao manipular a nossa forma de preparar esses vidros.

Porquê?

O novo tipo de vidro foi criado através da vaporização de grandes moléculas orgânicas em alto vácuo, que depois são depositadas lentamente, camada fina por camada fina, sobre um substrato a uma temperatura precisamente controlada.

A equipa de Pablo verificou alguns picos intrigantes nestes materiais, e percebeu também que os picos apareciam quando havia alguma orientação molecular distinta no material. De início, a equipa não conseguiu explicar a sua origem, nem porque é que a aparência dependia da temperatura.

No entanto, quando o grupo desenvolveu simulações de computador das experiências, os mesmos picos apareceram. Uma fração significativa das moléculas no vidro começava a alinhar-se. Mas porquê?

A resposta, os cientistas descobriram, estava na forma como o material foi criado. No caso dos líquidos – o vidro é um tipo de líquido -, as moléculas na superfície interagem com moléculas de ar, levando-as por vezes a aglomerar-se em conjuntos diferentes das moléculas dispostas aleatoriamente no seio do líquido.

Para que isso aconteça, os investigadores descobriram que o vidro deve ser cultivado dentro da gama de temperaturas relativamente estreitas na qual um líquido se torna um sólido semelhante ao vidro. Variar a temperatura dentro dessa janela permite, então, que os cientistas “afinem” o grau de ordem.

Uma vez terminado o processo de deposição, o material fica estável, e as mudanças de temperaturas, até as mais drásticas, não devem mais afetá-lo.

ZAP / HypeScience

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