p Pela primeira vez, pesquisadores da Universidade de Bayreuth e do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) conseguiram aplicar a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) em experimentos que analisavam amostras de materiais sob pressão muito alta, semelhante à pressão no manto inferior da Terra. O processo apresentado em Avanços da Ciência espera-se que melhore nossa compreensão das partículas elementares, que frequentemente se comportam de maneira diferente sob alta pressão do que sob condições normais. Prevê-se que incentive inovações tecnológicas e também possibilite novos insights sobre o interior da Terra e a história da Terra, em particular, as condições para as origens da vida. p Diamantes colocam matéria sob alta pressão

p A pesquisa de alta pressão nas geociências e ciência dos materiais é conhecida por levar à descoberta de alguns fenômenos fascinantes e completamente inesperados. Sob pressão extremamente alta, materiais que normalmente não são condutores tornam-se supercondutores; corpos de estado sólido aparentemente simples assumem repentinamente estruturas cristalinas altamente complexas; as menores partículas elementares, como elétrons e prótons, exibem propriedades imprevisíveis. O Instituto de Pesquisa de Geoquímica e Geofísica Experimental (BGI) da Universidade de Bayreuth é um dos principais centros mundiais de pesquisa de alta pressão. Em 2016, uma equipe de pesquisadores do BGI atingiu uma pressão de mais de um terapascal pela primeira vez em seus experimentos em ciência dos materiais - isso é três vezes maior do que a pressão no centro da Terra. Esses níveis de pressão são gerados em espaços extremamente pequenos nas células da bigorna de diamante. Usando esses dispositivos, amostras de material são colocadas entre as cabeças de dois diamantes, que estão posicionados exatamente opostos um ao outro e exercem pressão extremamente alta sobre o material.

p Desta maneira, A cristalografia de raios X levou a algumas descobertas surpreendentes sobre as estruturas e o comportamento da matéria repetidas vezes. Contudo, Espectroscopia de NMR - que é utilizada, por exemplo, para esclarecer as estruturas e interações das biomoléculas - ainda não tinha sido usado em pesquisas de alta pressão. Havia um obstáculo técnico no caminho:até agora, dificilmente era possível para os campos magnéticos importantes para a RMN se concentrarem nas amostras minúsculas nas células da bigorna de diamante e medir os sinais que são assim produzidos.

p Lentes magnéticas combinadas com diamantes

p Contudo, em agosto de 2017, cientistas do Instituto de Tecnologia de Microestrutura do KIT publicaram um novo método que permite que a espectroscopia de RMN seja usada para experimentos altamente precisos em espaços minúsculos. Ao fazer isso, eles fizeram melhorias relevantes nas lentes magnéticas conhecidas como "lentes Lenz" (em homenagem ao físico alemão Emil Lenz, 1804-1865). "Essas descobertas da pesquisa em Karlsruhe sugeriram imediatamente para nós aqui em Bayreuth que as lentes Lenz podem ser instaladas nas células da bigorna de diamante para permitir experimentos de RMN em altas pressões, "relatou o Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, pesquisador de alta pressão em Bayreuth. Juntamente com o Dr. Sylvain Petitgirard e o Dr. Thomas Meier da BGI, Dubrovinsky entrou em contato com a equipe de pesquisadores do Prof. Dr. Jan Korvink em Karlsruhe. Em pouco tempo, a cooperação intensiva permitiu que os diamantes nas células da bigorna fossem combinados com as lentes de Lenz de modo que as amostras de material encerradas nas células pudessem ser examinadas com espectroscopia de NMR. Em experimentos iniciais, as amostras foram expostas a pressões de 72 gigapascais (720, 000 barras), nos níveis do manto inferior da Terra.

p Novas perspectivas para pesquisa e inovação

p “O portfólio de processos de cristalografia de raios X que estava disponível para nós até agora para pesquisas de alta pressão nas geociências e ciência dos materiais foi consideravelmente ampliado graças ao acréscimo da espectroscopia de RMN. As possíveis áreas de aplicação ainda não podem ser previstas. Agora podemos estudar o comportamento dos elétrons e núcleos atômicos em sistemas que são importantes na física e geologia com um grau de precisão muito maior do que antes, "explicou Dubrovinsky." Estas descobertas podem promover desenvolvimentos inovadores, por exemplo. em energia ou tecnologia médica. Um dia, eles podem até nos ajudar a resolver o grande enigma de como a vida surgiu na Terra, "Dubrovinsky disse.