O que nuvens, televisores, produtos farmacêuticos e até mesmo a sujeira sob nossos pés têm em comum? Todos eles têm ou usam cristais de alguma forma. Os cristais são mais do que apenas pedras preciosas extravagantes. As nuvens se formam quando o vapor de água se condensa em cristais de gelo na atmosfera. As telas de cristal líquido são usadas em uma variedade de eletrônicos, de televisores a painéis de instrumentos. A cristalização é um passo importante para a descoberta e purificação de drogas. Os cristais também compõem rochas e outros minerais. Seu papel crucial no meio ambiente é um foco da ciência dos materiais e da pesquisa em ciências da saúde.
Os cientistas ainda precisam entender completamente como ocorre a cristalização, mas a importância das superfícies na promoção do processo é reconhecida há muito tempo. Pesquisas do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), da Universidade de Washington (UW) e da Universidade de Durham lançam uma nova luz sobre como os cristais se formam nas superfícies. Seus resultados foram publicados em Science Advances .

Estudos anteriores sobre cristalização levaram os cientistas a formar a teoria clássica da nucleação - a explicação predominante para o motivo pelo qual os cristais começam a se formar ou nucleam. Quando os cristais se nucleam, eles começam como aglomerados efêmeros muito pequenos de apenas alguns átomos. Seu pequeno tamanho torna os clusters extremamente difíceis de detectar. Os cientistas conseguiram coletar apenas algumas imagens de tais processos.

"As novas tecnologias estão tornando possível visualizar o processo de cristalização como nunca antes", disse o químico Ben Legg da Divisão de Ciências Físicas do PNNL. Ele fez parceria com o PNNL Battelle Fellow e o professor afiliado da UW James De Yoreo para fazer exatamente isso. Com a ajuda do professor Kislon Voitchovsky, da Universidade de Durham, na Inglaterra, eles usaram uma técnica chamada microscopia de força atômica para observar a nucleação de um mineral de hidróxido de alumínio em uma superfície de mica na água.

A mica é um mineral comum, encontrado em tudo, desde drywall até cosméticos. Muitas vezes, fornece uma superfície para outros minerais se nuclearem e crescerem. Para este estudo, no entanto, sua característica mais importante foi sua superfície extremamente plana, que permitiu aos pesquisadores detectar os aglomerados de poucos átomos à medida que se formavam na mica.

O que Legg e De Yoreo observaram foi um padrão de cristalização que não era esperado da teoria clássica. Em vez de um evento raro em que um aglomerado de átomos atinge um tamanho crítico e depois cresce na superfície, eles viram milhares de aglomerados flutuantes que se fundiram em um padrão inesperado com lacunas que persistiram entre "ilhas" cristalinas.

Após uma análise cuidadosa dos resultados, os pesquisadores concluíram que, embora certos aspectos da teoria atual fossem verdadeiros, em última análise, seu sistema seguiu um caminho não clássico. Eles atribuem isso a forças eletrostáticas de cargas na superfície da mica. Como muitos tipos de materiais formam superfícies carregadas na água, os pesquisadores supõem que observaram um fenômeno generalizado e estão ansiosos para procurar outros sistemas onde esse processo não clássico possa ocorrer.

"As suposições da teoria clássica da nucleação têm implicações de longo alcance em disciplinas que vão desde a ciência dos materiais até a previsão do clima", disse De Yoreo. "Os resultados de nossos experimentos podem ajudar a produzir simulações mais precisas de tais sistemas." + Explorar mais

Order up:novo estudo revela a importância do ordenamento estrutural do líquido na cristalização