Partículas em suspensão podem alterar propriedades do líquido

Partículas flutuando em líquidos formam aglomerados, que sob tensão, podem reorganizar-se em estruturas diferentes.

taniager

09 Agosto 2011 | 11h59

A figura mostra coloides desordenados (à esquerda), em uma estrutura cristalina (ao centro) e como filamentos sob tensão mecânica (à direita). Crédito: Technische Universität Wien.

A figura mostra coloides desordenados (à esquerda), em uma estrutura cristalina (ao centro) e como filamentos sob tensão mecânica (à direita). Crédito: Technische Universität Wien.

Um líquido não precisa ser um grupo desordenado de partículas: uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Viena) e da Universidade de Viena, Áustria, descobriu estruturas intrigantes formadas por minúsculas partículas flutuando em líquidos. Sob tensão mecânica, aglomerados de partículas em líquidos podem formar filamentos espontaneamente e alterar drasticamente as propriedades do líquido.

O que é comum no sangue, tinta e mingau? Todos são líquidos onde pequenas partículas ficam suspensas – os chamados “coloides”. Em alguns desses líquidos, as partículas formam grupos (aglomerados), com estruturas regulares, parecidas com átomos em um cristal. A equipe de pesquisadores conseguiu, agora, estudar as propriedades notáveis destas substâncias parecidas com cristal em simulações de computador. Sob tensão mecânica, o padrão cristalino pode mudar sua estrutura para outra diferente, ou pode desaparecer completamente. Os pesquisadores antecipam uma ampla gama de aplicações práticas para estes efeitos. Os resultados de seus cálculos foram publicados na revista científica Physical Review Letters recentemente.

Estruturas regulares em líquidos

Se pequenas partículas se acumulam, podem formar aglomerados. Dentro de um aglomerado, as partículas podem sobrepor-se e podem misturar-se, semelhantes a um cardume densamente compactado de enguias, deslizando ao passar umas pelas outras. Incrivelmente, esses amontoados não estão situados em posições aleatórias, mas formam espontaneamente uma estrutura regular – um “aglomerado” de cristal. A distância entre dois aglomerados vizinhos é constante. “Aumentar a densidade de partículas é adicionar mais e mais partículas a cada aglomerado – mas a distância entre eles permanece o mesmo”, diz Arash Nikoubashman da TU Vienna. Este estudante de doutorado fez os cálculos juntamente com o Professor Gerhard Kahl (Instituto de Física Teórica, TU Viena) e o Professor Christos Likos (Universidade de Viena).

Estruturas de Cristal transformam-se em filamentos

“Resultados anteriores já tinham nos levado a crer que estas partículas poderiam apresentar um comportamento estranho sob determinadas condições externas”, explicam os físicos. E suas esperanças não eram infundadas: em simulações de computador, os pesquisadores conseguiram calcular como a estrutura parecida com a do cristal se comporta sob tensão mecânica que provoca forte estresse – o que significa que superfícies dentro do líquido são deslocadas entre si. Em primeiro lugar, a estrutura cristalina começa a derreter, as conexões entre os aglomerados são quebradas. A partir destes amontoados de partículas derretidas, uma nova ordem regular começa a surgir espontaneamente. Sequências longas de partículas em linhas retas são formadas, perfeitamente alinhadas em paralelo.