O vidro é sólido ou líquido? Essa questão, que vem sendo vigorosamente debatido por especialistas da área há algumas décadas, acaba de receber uma nova resposta:"O vidro é um desequilíbrio, estado não cristalino da matéria que parece sólido em uma curta escala de tempo, mas continuamente relaxa em direção ao estado líquido. "

Uma definição alternativa mais elaborada é esta:"O vidro é um não-equilíbrio, estado condensado não cristalino da matéria que exibe uma transição vítrea. A estrutura dos vidros é semelhante à de seus líquidos super-resfriados (SCL), e eles relaxam espontaneamente em direção ao estado de SCL. Seu destino final, no limite do tempo infinito, é cristalizar. "

“Existem várias definições de vidro, mas a maioria deles contém erros graves, "disse Edgar Dutra Zanotto, um dos autores da nova definição. "Muitas definições dizem que um copo é um sólido, e outros dizem que é um material isotrópico [cujas propriedades são as mesmas em todas as direções], mas muitos óculos não são. "

Juntamente com John C. Mauro, Professor de Ciência e Engenharia de Materiais na Penn State University nos EUA, Zanotto publicou um artigo no qual argumenta que "a estrutura [do vidro] é muito diferente da dos sólidos. O vidro relaxa continuamente e se cristaliza". O artigo foi publicado no Jornal de sólidos não cristalinos .

O pesquisador aponta que dezenas de artigos já colocaram o vidro fora da categoria de sólidos devido a três características. Uma delas é que a estrutura do vidro é muito semelhante à dos líquidos a partir dos quais é formado. Outra é que o vidro flui (deforma) espontaneamente ao longo do tempo em resposta à pressão mínima, que pode ser menor do que a ação da gravidade. Os sólidos cristalinos se deformam apenas em resposta à pressão externa que é inversamente proporcional à temperatura. Quanto mais baixa a temperatura, quanto maior a pressão que deve ser aplicada a um sólido cristalino para deformá-lo, Zanotto explicou.

"Por outro lado, qualquer pressão positiva ou estresse diferente de zero é suficiente para um vidro fluir a qualquer temperatura, "disse ele." O tempo que leva para se deformar depende principalmente da temperatura e da composição química. Se a temperatura a que o vidro é submetido for próxima de zero Kelvin [zero absoluto], levará um tempo infinitamente longo para deformar, mas se estiver aquecido, ele começará a fluir imediatamente. "

A terceira característica que distingue o vidro de um sólido é que ao final de sua existência, eventualmente cristaliza, enquanto um cristal, por exemplo, não flui nem cristaliza porque já está no estado sólido. Com base nessas três características, Zanotto e Mauro propõem definir o vidro como um "líquido congelado" - um material com a estrutura de um líquido que foi congelado sem cristalizar por ser resfriado abaixo de uma determinada temperatura, conhecida como temperatura de transição vítrea.

“Demoramos muito para reunir esses conceitos de sólido e líquido, cristal e não cristalino, e congelado, que no artigo tem o significado de um estado temporário, e para chegar à definição aprimorada moderna de vidro, "Disse Zanotto.

Debate intenso

A iniciativa de propor uma nova definição de vidro surgiu quando Zanotto deu a Turner Memorial Lecture, intitulado "Glass Myths and Marvels, "durante a Conferência do Centenário da Society of Glass Technology (SGT), na Universidade de Sheffield, no Reino Unido, em setembro de 2016. Zanotto é o primeiro brasileiro a ser convidado a ministrar a palestra.

Realizado na universidade desde 1966, a Turner Memorial Lecture foi proferida por luminares como Sir Harry Kroto (1939-2016), que ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1996 pela descoberta de fulerenos (alótropos de carbono também conhecidos como nanotubos de carbono); Sir Alastair Pilkington (1920-95), que inventou o processo float usado mundialmente para fazer vidro laminado; e Larry L. Hench (1938-2015), o inventor do biovidro.

Uma das questões levantadas por Zanotto durante a palestra foi justamente se o vidro é sólido ou líquido. A pergunta resultou em um debate acalorado com vários cientistas na platéia, e especialmente Arun Varshneya, Professor Emérito de Ciência e Engenharia do Vidro na Alfred University nos Estados Unidos, um conhecido "guru do vidro" e autor de um dos livros sobre vidro mais lidos do mundo.

Após a discussão, Zanotto começou a trocar e-mails com Varshneya e a escrever o que se tornaria o Jornal de sólidos não cristalinos artigo, com o objetivo de refutar a ideia de que o vidro é um sólido, como defendido pelo cientista americano nascido na Índia.