p Pesquisadores da Queen Mary University of London desenvolveram uma nova abordagem computacional para entender melhor o congelamento em diferentes tipos de líquidos. p O processo de congelamento, onde um líquido se transforma em um sólido, não é tão simples quanto pode parecer. Muitas substâncias, incluindo água e cera, têm vários estados sólidos como resultado de diferenças no arranjo de seus átomos e moléculas. Contudo, realizar experimentos para visualizar os arranjos moleculares exatos e como eles se transformam entre os estados pode ser difícil.

p Nas últimas décadas, modelos computacionais têm sido cada vez mais usados ​​para complementar estudos experimentais, trazendo novos insights moleculares sobre as propriedades dos estados de gás e líquido, bem como as transições entre eles (por exemplo, evaporação).

p No entanto, fases mais densas ainda são um desafio, e a complexidade do congelamento de líquidos em sólidos iludiu a maioria dos métodos, especialmente onde há mais de um arranjo sólido possível.

p No estudo, publicado no Journal of Physical Chemistry B , os cientistas desenvolveram novas abordagens computacionais para estudar cera, que é conhecido por ter vários arranjos congelados. Usando seu método, eles foram capazes de prever seu ponto de fusão dentro de 2 ° C do valor experimental.

p Comparando o desempenho

p Quando eles compararam o desempenho desses métodos com a maioria das técnicas computacionais existentes, eles mostraram que sua abordagem de modelagem fornece uma visão mais realista do que acontece quando os líquidos congelam e podem até mesmo prever algumas das estruturas cristalinas mais 'exóticas' formadas durante esse processo.

p Dr. Stephen Burrows, Assistente de pesquisa de pós-doutorado no Queen Mary, disse:"Alcanos sólidos são incomuns porque as moléculas têm uma quantidade surpreendente de liberdade. Se você começar a partir de um cristal perfeito e aumentar a temperatura, as moléculas de repente ganham a capacidade de girar, com um movimento semelhante ao de uma pessoa adormecida inquieta se revirando e se revirando na cama. "

p "Testamos os métodos mais amplamente usados ​​para simular essas fases de 'rotação', descobrindo que o modelo Williams da década de 1960 estava à frente de seu tempo. Inicialmente impraticável devido à falta de poder computacional, pode agora passar por um renascimento para a simulação de dinâmica molecular moderna. Com nosso modelo recém-otimizado, pretendemos estudar a fase de rotação do hexadecano, encontrado no óleo, o que é difícil de observar experimentalmente devido à sua natureza instável. "

p Aplicativos do mundo real

p Como ceras, óleos como o óleo diesel também podem congelar em vários estágios e exibir diferentes propriedades sólidas. Portanto, métodos para prever as complexidades moleculares e atômicas das transições de líquidos para diferentes tipos de óleos "sólidos" podem ter várias aplicações potenciais no mundo real, de ajudar a prever melhor o congelamento de oleodutos (e prevenir derramamentos de óleo), para desenvolver um melhor isolamento inteligente e armazenamento de energia.

p Compreender as transições sólidas em cera também pode levar a um aspecto mais leve, polímeros mais fortes do que o aço, e ajudar os pesquisadores a melhorar a compreensão dos processos recém-descobertos, como a morfogênese artificial. Isso poderia permitir processos de fabricação mais ecológicos para que pudéssemos "fazer crescer" a matéria como vista na natureza, reduzindo produtos secundários ou residuais.

p Dr. Stoyan Smoukov, Leitor em Engenharia Química no Queen Mary, disse:"Ser capaz de prever o comportamento de transformação dos óleos nos ajudaria em nossa busca para desenvolver processos de manufatura sustentáveis ​​para o futuro. A microfabricação litográfica usual é como esculpir, corte / cinzelamento de uma placa de mármore, gerando muitos resíduos. Em nossa concessão atual, estamos usando novos processos para formar gotículas e usar quase 100% do material de partida para literalmente fazer crescer as partículas em forma. "

p "O processo é altamente escalonável, pois cada gota se forma devido às transições de fase internas. A produção eficiente de tais partículas pode revolucionar as indústrias, desde a impressão a jato de tinta até a entrega de medicamentos. E as ferramentas de modelagem que desenvolvemos nos ajudarão a ajustar esse controle na escala molecular . "