p Elasticidade, a capacidade de um objeto voltar à sua forma original, é uma propriedade universal em materiais sólidos. Mas quando levado longe demais, materiais mudam de maneiras irrecuperáveis:elásticos se partem ao meio, as armações de metal se dobram ou derretem e as telas do telefone se espatifam. p Por exemplo, quando o silício, um elemento abundante na crosta terrestre, é submetido a calor e pressão extremos, uma onda de choque "elástica" inicial percorre o material, deixando-o inalterado, seguido por uma onda de choque "inelástica" que transforma irreversivelmente a estrutura do material.

p Usando uma nova técnica, os pesquisadores puderam assistir e criar imagens diretamente desse processo. Para sua surpresa, eles descobriram que incluía uma etapa extra que não tinha sido vista antes:depois que a primeira onda de choque elástica percorreu o silício, uma segunda onda elástica apareceu antes que a onda inelástica final alterasse as propriedades do material.

p Seus resultados foram publicados em Avanços da Ciência Semana Anterior.

p "Descobrimos que essa transformação tem mais nuances do que se pensava, "diz Shaughnessy Brennan Brown, um candidato a pós-doutorado na Universidade de Stanford e associado de pesquisa de pós-graduação no Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia que conduziu a análise. "Nós iluminamos um recurso inteiramente novo potencialmente observável em outros materiais."

p Vendo através de uma nova lente

p Além de contribuir para uma compreensão mais profunda do silício, um material que é importante em áreas como engenharia, geofísica e física de plasma, essa nova técnica ilumina o caminho para a solução de problemas em outros campos.

p "A plataforma desenvolvida por Shaughnessy também é útil em áreas como meteorítica, "diz a coautora Arianna Gleason-Holbrook, um cientista da equipe do Instituto Stanford de Materiais e Ciências da Energia (SIMES) no SLAC. "Digamos que um grande impactador de metal, como o núcleo remanescente de algum planeta, atinge um planeta terrestre. Essa técnica nos permitirá ampliar e percorrer espacialmente a história desse tipo de choque para responder a uma série de questões importantes, como a forma como a vida é entregue a um novo planeta ou o que acontece durante as colisões de asteróides. "

p "É quase como se você tivesse uma visão embaçada por um tempo, " ela disse, "mas então você coloca os óculos e o mundo se abre. O que fizemos neste artigo é fornecer uma nova lente nas propriedades dos materiais."

p Pegando a onda

p No SLAC, os pesquisadores podem ver o que está acontecendo no interior das amostras, atingindo-as com pulsos de laser ultrarrápidos de raios-X da fonte de luz coerente Linac (LCLS), e então usando os padrões formados pelos raios X espalhados para reconstruir as imagens.

p No instrumento Matter in Extreme Conditions (MEC), os pesquisadores explodem as amostras com pulsos intensos de um segundo laser de alta potência antes de atingi-las com raios-X para observar como os materiais respondem ao calor e pressão extremos. Em muitos experimentos, os pesquisadores posicionam esses dois lasers quase paralelos um ao outro. Isso os ajuda a entender como o material está mudando ao longo do tempo, mas não dá a eles uma imagem clara de como essas transformações estruturais realmente se parecem.

p Uma característica fundamental da técnica usada neste artigo é que os pesquisadores aproveitaram a vantagem de um novo posicionamento do laser que havia sido usado em artigos anteriores, disparar os pulsos do segundo laser perpendicular aos pulsos de raios-X do LCLS. Este ponto de vista diferente permitiu-lhes observar mudanças estruturais indescritíveis no silício à medida que ocorriam, que é como eles imaginaram a segunda onda movendo-se através do silício.

p Grande variedade de escalas

p Esta nova configuração experimental também permitiu aos pesquisadores ampliar o que viram, aumentando a resolução de suas imagens e permitindo-lhes obter uma imagem holística do que estava acontecendo com o silício em uma ampla gama de escalas, do microscópico ao macroscópico.

p Para acompanhar, os pesquisadores vão repetir o experimento em condições muito mais extremas e aplicá-lo a uma classe muito mais ampla de materiais para descobrir se eles ainda veem essa etapa extra, o que levará a uma melhor compreensão de como os materiais se transformam.

p "Temos tentado compreender os processos fundamentais de transformação material sem sempre ver o quadro completo, "Brennan Brown diz." Muitos cientistas usam técnicas inteligentes para abordar o problema de ângulos diferentes. A beleza desta nova plataforma é sua clareza, franqueza e escopo. "