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Mineral Raro é Usado Para Produzir Supervidro:

Data: 20/12/2017

Fonte: Agência Fapesp

O mineral coesita tem servido de inspiração na busca por um vidro de alta densidade e resistência. O mineral é um óxido de silício, ou sílica (SiO2), que só é formado sob altíssimas pressões, cerca de 10 mil vezes mais do que a pressão atmosférica terrestre.

"Coesita é dióxido de silício. Sua composição química é a mesma do quartzo. A diferença é que a alta pressão desestrutura a rede cristalina característica do quartzo e compacta os átomos de silício e oxigênio em um sistema amorfo. O resultado é um vidro de alta densidade. Ultrapassada uma pressão-limite, o processo de amorfização torna-se irreversível e o material não consegue mais voltar à configuração cristalina," afirma Caetano Rodrigues Miranda, da Universidade de São Paulo (USP).

Isso ocorre, por exemplo, no impacto de corpos celestes, como cometas, meteoros ou meteoritos, em uma explosão nuclear ou no afloramento do manto terrestre, que se estende de 30 quilômetros a quase 3 mil quilômetros abaixo da crosta.

Miranda faz parte de uma colaboração internacional, que reúne ainda pesquisadores da China e Itália, que acaba de desvendar esse processo de transformação da tão comum sílica em coesita.

Supervidro

A equipe elaborou um modelo consistente com os dados observacionais que descreve os mecanismos moleculares durante a transformação da sílica até a geração desse "supervidro".

"Seria muito difícil reproduzir em laboratório as condições de alta pressão encontradas no manto terrestre. Por isso, recorremos à simulação computacional, descrevendo as interações entre os átomos da forma mais realista possível, e mapeando, passo a passo, as transformações resultantes da variação de pressão," disse o pesquisador.

Usando espectroscopia Raman, a equipe simulou a dinâmica molecular do material conforme a pressão aumenta, mapeando passo a passo os múltiplos caminhos de transformação da coesita até sua completa amorfização.

"Cada estrutura apresenta um padrão bem característico no espectro Raman. À medida que a estrutura se modifica, devido à variação de pressão, esse padrão também muda. E isso nos possibilita saber quais são as estruturas presentes e como elas se transformam em função da pressão. A comparação com os resultados experimentais permite validar o modelo adotado," declarou Miranda.

Arte

Segundo o pesquisador, um aspecto interessante do estudo foi a "sonificação" dos espectros Raman encontrados. A sonificação consiste em converter as altas frequências características da luz em baixas frequências típicas do som.

"A sonificação possibilita utilizar a audição em vez da visão na análise dos dados. Do ponto de vista científico, a vantagem desse procedimento decorre do fato de a audição permitir identificar melhor pequenas variações ou dados mais complexos. É mais fácil ouvir do que ver. Além disso, há também uma vantagem do ponto de vista artístico, pois, com os fragmentos sonoros obtidos, é possível compor música. Estabelece-se assim uma ponte entre ciência e arte," disse Caetano.

A expectativa dos especialistas é que esse material, quando sintetizado, apresente propriedades muito específicas, como, por exemplo, em relação à condutividade térmica.


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