p A pressão negativa governa não apenas o Universo ou o vácuo quântico. Este fenômeno, embora de natureza diferente, aparece também em cristais líquidos confinados em nanoporos. No Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências da Cracóvia, foi apresentado um método que pela primeira vez torna possível estimar a quantidade de pressão negativa em sistemas de cristal líquido espacialmente limitados. p À primeira vista, a pressão negativa parece ser um fenômeno exótico. Na verdade, é comum na natureza, e o que mais, ocorre em muitas escalas. Na escala do universo, a constante cosmológica é responsável por acelerar a expansão do espaço-tempo. No mundo das plantas, atrair forças intermoleculares garante o fluxo de água para as copas das árvores de todas as árvores com mais de dez metros. Na escala quântica, a pressão de partículas virtuais de um falso vácuo leva à criação de uma força atrativa, aparecendo, por exemplo, entre duas placas de metal paralelas (o famoso efeito Casimir).

p “Já se sabia que uma pressão negativa aparece em cristais líquidos confinados em nanoporos. não se sabia como medir essa pressão. Embora também não possamos fazer isso diretamente, propusemos um método que permite que essa pressão seja estimada de forma confiável, "diz o Dr. Tomasz Rozwadowski do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN) em Cracóvia, o primeiro autor de uma publicação no Journal of Molecular Liquids .

p Os físicos poloneses investigaram um cristal líquido conhecido como 4CFPB, composta por moléculas de 1,67 nm de comprimento com um diâmetro molecular de 0,46 nm. Experimentos sem nanoporos, sob condições normais e de pressão elevada (até cerca de 3000 atmosferas), foram realizados na Universidade da Silésia em Katowice. Por sua vez, sistemas em membranas de silício com nanoporos sem interseção com um diâmetro de 6 e 8 nanômetros foram examinados na Universidade de Leipzig (Alemanha). A geometria dos nanoporos significava que havia espaço para apenas algumas moléculas de cristal líquido próximas umas das outras, com os eixos longos posicionados ao longo das paredes do canal.

p Os experimentos analisaram as mudanças em vários parâmetros do cristal líquido (incluindo dispersão e absorção dielétrica). As medições permitiram concluir que um aumento da pressão foi acompanhado por uma desaceleração da mobilidade molecular. Contudo, quanto mais estreitos os canais em que as moléculas de cristal líquido nos nanoporos estavam, mais rápido eles se moviam. Os dados também mostraram que a densidade das moléculas de cristal líquido aumentou com o aumento da pressão, enquanto nos nanoporos ela diminuiu. Houve também uma mudança nas temperaturas nas quais o cristal líquido passou da fase isotrópica líquida (com moléculas organizadas caoticamente no espaço) para a fase cristalina líquida mais simples (nemática; as moléculas ainda estão dispostas caoticamente, mas eles posicionam seus eixos longos na mesma direção), e depois para a fase sólida vítrea. Conforme a pressão aumentou, as temperaturas das transições de fase aumentaram. Nos nanoporos - eles diminuíram.

p "Com o aumento da pressão, todos os parâmetros do cristal líquido que examinamos mudaram ao contrário de como mudaram nos nanoporos com diâmetros decrescentes. Isso sugere que as condições nos nanoporos correspondem a uma pressão reduzida. Uma vez que as moléculas de cristal líquido nos canais tentam esticar suas paredes, como se estivessem se expandindo, podemos falar sobre pressão negativa, em relação à pressão atmosférica que contrai as paredes, "diz o Dr. Rozwadowski.

p As mudanças observadas nos parâmetros físicos possibilitaram pela primeira vez estimar o valor da pressão negativa que aparece no cristal líquido que preenche os nanoporos. Descobriu-se que (assumindo que as mudanças sejam lineares) a pressão negativa em nanoporos pode chegar a quase -200 atmosferas. Esta é uma ordem de magnitude maior do que a pressão negativa responsável pelo transporte de água nas árvores.

p "Nossa pesquisa é fundamental por natureza - ela fornece informações sobre a física dos fenômenos que ocorrem em cristais líquidos restritos em nanoporos de diâmetros variados. No entanto, os cristais líquidos têm muitas aplicações, por exemplo, em monitores, optoeletrônica, e remédios, então, cada nova descrição de como essas substâncias se comportam em nanoescala em tais condições espaciais específicas pode transportar informações práticas, "frisou o Dr. Rozwadowski.