A cristalização descreve a formação de estruturas ordenadas a partir dos constituintes desordenados de um líquido. Embora a teoria fundamental da formação de cristais tenha sido amplamente investigada e geralmente bem estabelecida, lacunas no entendimento ainda permanecem. Pesquisadores da Universidade de Tóquio, Instituto de Ciência Industrial, e a Tokyo Metropolitan University relataram descobertas experimentais que revelam o acoplamento entre as transições de fase que leva a um aumento drástico na formação de cristais. Suas descobertas são publicadas em PNAS .

Dentro de um líquido - mesmo líquidos feitos de apenas um componente - pode haver várias fases distintas com propriedades diferentes. Variações nas condições experimentais podem fazer com que o líquido mude de uma dessas fases para outra em um processo denominado transição líquido-líquido (LLT). Se essas transições ocorrerem logo abaixo do ponto de fusão do cristal, eles podem afetar sua formação inicial, conhecido como nucleação. Contudo, o mecanismo para tais efeitos e a aplicabilidade geral dessas observações permanecem desconhecidos.

Os pesquisadores relatam um acoplamento significativo de cristalização e LLT para o trifenil fosfito líquido molecular. Ao recozer - resfriar e manter - o líquido em temperaturas relacionadas ao LLT do material, eles foram capazes de aumentar consideravelmente a taxa de nucleação e a frequência da cristalização subsequente.

"Conseguimos separar os fatores cinéticos e termodinâmicos que contribuem para a formação de cristais, "O autor principal do estudo, Rei Kurita, explica." Os LLTs causados ​​pelo recozimento levam a mudanças na ordem local das moléculas. Por causa da ligação que identificamos entre a cristalização e os LLTs, essas mudanças causam outras semelhantes na fase de cristal, o que reduz a energia entre as fases cristalina e líquida, facilitando a nucleação dos cristais. Esperamos que nossas descobertas possam ser usadas como alça para direcionar o comportamento de cristalização. "

Além de levar ao controle e adaptação dos efeitos de cristalização, os pesquisadores acreditam que suas descobertas também podem ser usadas para sondar propriedades de materiais, identificando LLTs em materiais onde seus efeitos são obscurecidos pela cristalização. Por exemplo, a abordagem pode ser usada para obter uma compreensão mais profunda da água, silício, germânio, e sistemas líquidos metálicos.

"Nossas descobertas fornecem informações úteis para compreender e controlar a cristalização, "O autor do estudo Hajime Tanaka explica." Acreditamos que nosso trabalho pode ter implicações significativas para estudos fundamentais e aplicações industriais; por exemplo, na obtenção de cristais de proteína para uso na pesquisa de doenças, ou em materiais nanocristalinos para uso em tecnologia. "