p Cientistas do ESRF, junto com as equipes do CEA e CNRS / Sorbonne Université, encontraram a prova de uma transição líquido a líquido no enxofre e de um novo tipo de ponto crítico encerrando essa transição. Seu trabalho é publicado em Natureza . p Em todas as partes do ambiente, as transições de fase ocorrem constantemente. Os exemplos mais conhecidos de transições de fase são quando a água muda de estado de sólido para líquido ou de gás para líquido a 0 graus C e 100 graus C, respectivamente, à pressão atmosférica. Apesar da prevalência desses eventos na natureza, os cientistas ainda não entendem completamente como essas transições ocorrem no nível microscópico.

p Entre os muitos casos de transições de fase, aqueles que envolvem um calor latente e uma mudança descontínua de densidade são denominados de primeira ordem. As transições de primeira ordem são muito comuns no estado sólido, e inclui, por exemplo, aquele de grafite a diamante, e a transição de semicondutor para metal no silício.

p Contudo, por anos ninguém pensou que poderia haver qualquer tipo de transição de primeira ordem separando duas fases líquidas da mesma substância pura e isotrópica. Com o novo milênio, As coisas mudaram. UMA Natureza artigo no ano de 2000 por Y. Katayama et al., do síncrotron japonês Spring-8, deu evidências de uma transição líquido para líquido ocorrida no fósforo.

p "Foi um grande avanço, pois mudou a forma como o estado líquido era percebido pela comunidade científica, "explica Mohamed Mezouar, cientista responsável pela linha de luz ID27 no ESRF e autor correspondente da nova publicação. "Hoje mostramos a segunda evidência direta dessa transição no enxofre líquido, "acrescenta Mezouar." Escolhemos o enxofre porque o enxofre e o fósforo apresentam semelhanças importantes quando submetidos a altas pressões e temperaturas, "ele explica." Além disso, Eu sabia que era um bom candidato, pois já mostrava uma variedade interessante de formas sólidas, molecular ou polimérico, cristalino ou amorfo. "O enxofre também é um dos elementos mais importantes, sendo usado em muitas aplicações, como pneus de borracha, ácido sulfúrico, fertilizantes, etc.

p Se os cientistas não foram capazes de encontrar provas de outra transição líquido-líquido em qualquer outro líquido puro e estável desde 2000, é porque esse tipo de transformação é escasso e mal compreendido ainda. Os cálculos previram que as transições ocorreram no hidrogênio líquido, nitrogênio e dióxido de carbono, mas em condições de pressão e temperatura muito altas, ainda difícil de sondar. Os experimentos da publicação atual ocorreram em ID27, onde a equipe ESRF, junto com cientistas do CEA e do CNRS / Sorbonne Université em Paris, aplicou pressão ao enxofre líquido e observou in situ como ele evoluiu em temperaturas de até 1000 graus Celsius e pressões de até 20 quilobares. "Os experimentos foram desafiadores porque tivemos que confinar o enxofre líquido e realizar medições de raios-X quantitativas in situ de alta precisão, "explica Laura Henry, Ph.D. aluno na época e primeiro autor.

p Primeira evidência de um ponto crítico líquido-líquido:a singularidade da transição

p Depois de encontrar a evidência para a transição líquido-líquido, a equipe teve uma surpresa. Fréderic Datchi, O diretor de pesquisa do CNRS na "Sorbonne Université" lembra, "De forma totalmente inesperada, lá estava, encontramos o que conhecemos como um 'ponto crítico, 'uma singularidade onde as propriedades físicas mudam drasticamente. "No ponto crítico, a mudança na densidade entre os dois líquidos desaparece, assim, um pode ir continuamente de uma fase para a outra. Por mais perto disso, o sistema 'hesita' entre os dois estados, produzindo grandes flutuações de densidade, um fenômeno conhecido como opalescência crítica. Líquidos supercríticos, isto é, os líquidos pressurizados e aquecidos acima do ponto crítico "normal" do gás líquido são muito usados ​​na indústria química porque são solventes muito bons. Por outro lado, o ponto crítico que encerra uma transição líquido-líquido era até agora apenas um objeto teórico. Sua existência em água líquida foi conjeturada para explicar suas muitas anomalias físicas, e ativamente pesquisado em experimentos desde a década de 1990, até agora sem sucesso.

p Isso constitui, portanto, a primeira evidência experimental da existência de um ponto crítico líquido-líquido em qualquer sistema até agora. Como está localizado em um domínio de pressão-temperatura acessível por experimento, ele fornece uma oportunidade única para o estudo de fenômenos críticos associados aos LLTs e, portanto, tem um valor geral além do sistema de enxofre específico.

p EBS:levando as transições de fase para o próximo nível

p Com a Fonte Extremamente Brilhante, a nova geração de máquinas síncrotron do ESRF, experimentos na transição líquido-líquido serão aprofundados:o aumento no fluxo de fótons e na coerência permitirá que os cientistas rastreiem fenômenos muito rápidos, e, portanto, observe as flutuações em torno do ponto crítico.

p "Em um sentido mais amplo, esta pesquisa pode abrir portas para a compreensão da complexidade do estado líquido de outros sistemas importantes, como a água, "conclui Mezouar.