Quando se trata dos fundamentos da fabricação de materiais melhores - vidro mais forte, porém mais fino para televisores ou telas de telefones, por exemplo - quase sempre se resume aos blocos de construção da ciência. Entenda a estrutura em torno de um átomo, a peça mais básica de qualquer material, e você pode ser capaz de mudar esse material para melhor.

Mas estudar átomos pode ser difícil, especialmente para certos elementos. Um isótopo particular de oxigênio, por exemplo, é notoriamente difícil para os cientistas avaliarem, porque a melhor ferramenta para o trabalho - algo chamado espectroscopia de ressonância magnética nuclear - não mantém os isótopos em movimento por tempo suficiente para estudá-la bem.

"Queríamos olhar para o oxigênio, mas obter detalhes sobre as estruturas de oxigênio tem sido um desafio ao longo dos anos, porque não podíamos observar o comportamento coletivo desses isótopos de oxigênio por tempo suficiente, "disse Philip Grandinetti, professor do Departamento de Química e Bioquímica da Ohio State University.

Pense nisso como uma onda de estádio - se apenas uma pessoa fizer a onda, e faz isso por apenas alguns segundos, a onda não será especialmente perceptível. Mas se todos em um estádio fizerem a onda, e continua por alguns minutos ou mais, pode ser possível aprender algumas coisas sobre a onda, porque você pode ver isso acontecendo e medir elementos específicos sobre isso:sua velocidade, por exemplo, ou a porcentagem de pessoas vestindo escarlate ou cinza ao fazê-lo.

Uma equipe de pesquisadores da Ohio State descobriu como manter "a onda" de um determinado isótopo de oxigênio - entre os elementos mais abundantes do planeta e um bloco de construção crucial para materiais como vidro e cerâmica - durante a espectroscopia de ressonância magnética nuclear tempo suficiente para aprender algumas coisas sobre sua estrutura e função.

"E compreender a estrutura em torno do oxigênio permite que você crie melhores materiais a partir dele - melhor vidro, melhores cerâmicas, "disse Grandinetti, que também é autor sênior de um estudo sobre a descoberta publicado na segunda-feira, 28 de outubro no jornal Revisão Física B .

Para entender a espectroscopia de ressonância magnética nuclear, considere um top de brinquedo. Solte a parte superior com um movimento de seu pulso, e o topo gira quase perpendicularmente à superfície sobre a qual está girando. Mas cutuque com o dedo, e o ângulo em torno do qual o pião gira começa a mudar. Essa mudança de ângulo é algo que os cientistas chamam de "precessão" - e a mesma coisa acontece com os átomos sendo avaliados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear.

Para estudar este isótopo particular de oxigênio, oxigênio 17, usando uma máquina de espectroscopia de ressonância magnética nuclear, cientistas "atingem" os átomos com ondas de rádio, mudando o ângulo de precessão dos isótopos.

O que eles descobriram é que o ângulo é importante, especialmente para um isótopo de oxigênio 17:exatamente nos ângulos retos, a "onda" dos isótopos dura muito mais do que o normal. Usualmente, essa "onda" dura apenas alguns milissegundos - quase nada. Mas Grandinetti e sua equipe descobriram como estender a "onda" - o que eles chamam de vida de coerência da ressonância magnética nuclear - de oxigênio 17 para cinco minutos. Isso cria uma janela muito maior durante a qual os cientistas podem estudar o isótopo. Esta extensão da vida útil leva a uma redução de um milhão de vezes no tempo necessário para fazer uma medição O-17 NMR.

"Este é o tipo de ciência básica que ajuda os cientistas a projetar materiais melhores, "Grandinetti disse." Quanto mais os cientistas podem estudar este isótopo, mais eles podem aprender sobre isso. E depois disso, o mundo é sua ostra - você pode começar a aprender como usar este elemento para tornar os materiais mais fortes, ou mais leve, ou o que você precisar. "