Physics News Update n° 866

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 866, de 4 de junho de 2008 por Phillip F. Schewe e Jason S. Bardi.
PHYSICS NEWS UPDATE
SOBRE GELO MUITO FINO
Pela primeira vez os cientistas obtiveram imagens de gelo com apenas poucos nanômetros de espessura, no ato de formar gelo “bruto” na mais fria das temperaturas. As novas imagens que mostram folhas de gelo cerca de 50.000 vezes mais finas do que um fio de cabelo humano, acrescentam ao nosso conhecimento sobre a água, esta notável substância molecular que é comum na Terra e encontrada em quantidades significativas em outros lugares do Sistema Solar.
Nós pensamos usualmente em gelo como formado por pequenos cristais hexagonais. A simetria sêxtupla dos clássicos flocos de neve vem da maneira com que as moléculas de água se agrupam. Mas, em temperaturas muito baixas, próximas do zero absoluto — o mais frio estado concebível para a matéria — as moléculas de água não se comportam da mesma maneira como o fazem em temperaturas mais quentes. Tal como pessoas que acordam de um sono profundo, as moléculas d’água neste ambiente gelado não conseguem se mexer muito bem. Se você as vaporizar sobre uma superfície de platina, elas tendem a ficar onde caírem. Se você continuar a adicionar água, as moléculas formam um sólido chamado gelo amorfo, com todas as moléculas se juntando onde puderem. Por causa do frio extremo, as moléculas não têm energia suficiente para se alinharem em uma estrutura cristalina. Aumente um pouco a temperatura, logo acima dos 120 K, e as moléculas, agora, vão ter uma oportunidade para se arrastar o suficiente para começar a montar um cristal adequado. Porém estes pequenos grumos ainda não estarão no formato hexagonal conhecido. Em lugar disto, as moléculas d’água formarão uma estrutura cristalina cúbica. Para formar o gelo comum, com uma estrutura hexagonal, é necessário um pouco mais de calor — uns ainda congelantes 160 K.
Konrad Thürmer e Norman C. Bartelt, dois cientistas do Sandia National Laboratory em Livermore, Califórnia, estavam interessados em explorar a formação inicial do gelo, como parte de sua pesquisa sobre os estágios iniciais da criação de películas de cristal. O dispositivo que eles usaram para capturar as imagens foi um microscópio de escaneamento por tunelamento (scanning tunneling microscope = STM), cuja ponta é passada perpendicularmente à face da película de gelo, para formar uma imagem do gelo.
As imagens mostram cristalitos de gelo muito menores do que os anteriormente vistos (ver imagens aqui). Tentativas anteriores para imagear películas de gelo muito finas falharam porque é difícil conduzir eletricidade através do gelo. Mas, desta vez, os cientistas conseguiram que apenas o suficiente de eletricidade fluísse através do intervalo entre a ponta e a amostra — em parte elevando a voltagem e em parte por criar um “caminho das pedrinhas” para que a eletricidade fluísse através do gelo.
O que encontraram eles? Quando a película de gelo estava realmente fina, com cerca de 1 nm de espessura média, as moléculas formavam pequenas ilhas de gelo. Quando a espessura chegava a 4 ou 5 nanômetros, o gelo começava a se juntar em pedaços maiores interligados. Eles acreditam que, quando um pequeno cristalito que está adicionando moléculas em uma inclinação para baixo, encontra outro cristalito com uma inclinação para cima, as duas estruturas começam a girar, uma em torno da outra. Isto explica a aparência de “saca-rolhas” da colcha de retalhos de películas de cristal em processo de junção. (Physical Review B, maio de 2008)
SUPERCONDUTIVIDADE EM DIAMANTE SUPER DURO
Um estudo calcula que o diamante “dopado” com Boro (BC5) deve ser supercondutor até temperaturas de 45 K, as quais, caso confirmadas em experiências, tornariam essa classe de material a de mais alto grau com a mais alta temperatura de transição em estado supercondutor, mediado pela passagem de fonons. (Calandra and Maui, Physical Review Letters, artigo em publicação)
CORREÇÃO. No Boletim nº 865, foi dito que o núcleo do Neônio-20 se transformava em Neônio-18 pela emissão de dois prótons. Leia-se “pela emissão de dois nêutrons”.
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.

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