p A descoberta do vidro líquido lança luz sobre o antigo problema científico da transição do vidro:uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Universidade de Konstanz descobriu um novo estado da matéria, vidro líquido, com elementos estruturais até então desconhecidos - novos insights sobre a natureza do vidro e suas transições. p Embora o vidro seja um material verdadeiramente onipresente que usamos diariamente, também representa um grande enigma científico. Ao contrário do que se poderia esperar, a verdadeira natureza do vidro permanece um mistério, com investigação científica em suas propriedades químicas e físicas ainda em andamento. Na química e na física, o termo vidro em si é um conceito mutável:inclui a substância que conhecemos como vidro de janela, mas também pode se referir a uma gama de outros materiais com propriedades que podem ser explicadas por referência ao comportamento semelhante ao do vidro, Incluindo, por exemplo, metais, plásticos, proteínas, e até células biológicas.

p Embora possa dar a impressão, o vidro é tudo menos convencionalmente sólido. Tipicamente, quando um material passa de um estado líquido para um estado sólido, as moléculas se alinham para formar um padrão de cristal. Em vidro, isso não acontece. Em vez de, as moléculas são efetivamente congeladas no lugar antes que ocorra a cristalização. Esse estado estranho e desordenado é característico de vidros em diferentes sistemas e os cientistas ainda estão tentando entender como exatamente esse estado metaestável se forma.

p Um novo estado da matéria:vidro líquido

p Pesquisa liderada pelos professores Andreas Zumbusch (Departamento de Química) e Matthias Fuchs (Departamento de Física), ambos baseados na Universidade de Konstanz, acaba de adicionar outra camada de complexidade ao enigma do vidro. Usando um sistema de modelo envolvendo suspensões de coloides elipsoidais feitos sob medida, os pesquisadores descobriram um novo estado da matéria, vidro líquido, onde as partículas individuais são capazes de se mover, mas incapaz de girar - comportamento complexo que não foi observado anteriormente em vidros volumosos. Os resultados são publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences .

p As suspensões coloidais são misturas ou fluidos que contêm partículas sólidas que, em tamanhos de um micrômetro (um milionésimo de metro) ou mais, são maiores do que átomos ou moléculas e, portanto, adequados para investigação com microscopia óptica. Eles são populares entre os cientistas que estudam as transições do vidro porque apresentam muitos dos fenômenos que também ocorrem em outros materiais formadores de vidro.

p Coloides elipsoidais feitos sob medida

p A data, a maioria dos experimentos envolvendo suspensões coloidais baseou-se em colóides esféricos. A maioria dos sistemas naturais e técnicos, Contudo, são compostos de partículas não esféricas. Usando química de polímero, a equipe liderada por Andreas Zumbusch fabricou pequenas partículas de plástico, esticando-os e resfriando-os até atingirem suas formas elipsóides e, em seguida, colocá-los em um solvente adequado. "Devido às suas formas distintas, nossas partículas têm orientação - em oposição às partículas esféricas - o que dá origem a tipos de comportamentos complexos totalmente novos e não estudados, "explica Zumbusch, que é professor de físico-química e autor sênior do estudo.

p Os pesquisadores então mudaram as concentrações de partículas nas suspensões, e rastreou o movimento de translação e rotação das partículas usando microscopia confocal. Zumbusch diz, "Em certas densidades de partículas, o movimento de orientação congelou, enquanto o movimento de translação persistiu, resultando em estados vítreos, onde as partículas se agruparam para formar estruturas locais com orientação semelhante. "O que os pesquisadores chamaram de vidro líquido é o resultado desses aglomerados se obstruindo mutuamente e mediando correlações espaciais características de longo alcance. Isso evita a formação de um líquido cristal que seria o estado globalmente ordenado da matéria esperado da termodinâmica.

p Duas transições de vidro concorrentes

p O que os pesquisadores observaram foram, na verdade, duas transições de vidro concorrentes - uma transformação de fase regular e uma transformação de fase de não-equilíbrio - interagindo uma com a outra. "Isso é incrivelmente interessante do ponto de vista teórico, "diz Matthias Fuchs, professor de teoria da matéria condensada mole na Universidade de Konstanz e outro autor sênior do artigo. "Nossos experimentos fornecem o tipo de evidência para a interação entre as flutuações críticas e a parada vítrea que a comunidade científica busca há algum tempo." A previsão do vidro líquido permaneceu uma conjectura teórica por vinte anos.

p Os resultados sugerem ainda que uma dinâmica semelhante pode estar em funcionamento em outros sistemas formadores de vidro e pode, assim, ajudar a lançar luz sobre o comportamento de sistemas complexos e moléculas que variam do muito pequeno (biológico) ao muito grande (cosmológico). Também impacta potencialmente o desenvolvimento de dispositivos cristalinos líquidos.