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Um artigo publicado na última quinta-feira (27), na revista Nature, descreve uma pesquisa que resultou no primeiro registro visual de átomos únicos se movimentando em ambiente líquido, sob diferentes pressões. Segundo os autores do estudo, isso poderá ajudar a entender melhor como a presença de líquido altera o comportamento de um sólido com o qual está em contato – o que, por sua vez, tem implicações que podem ser úteis no desenvolvimento de novas substâncias e materiais.
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“Dada a importância industrial e científica generalizada de tal comportamento, é realmente surpreendente o quanto ainda temos que aprender sobre os fundamentos de como os átomos se comportam em contato com superfícies líquidas”, explicou a cientista de materiais Sarah Haigh, da Universidade de Manchester, no Reino Unido, uma das coautoras da nova abordagem. “Uma das razões pelas quais faltam informações é a ausência de técnicas capazes de produzir dados experimentais para interfaces de líquido-sólido”.
Quando um sólido e um líquido estão em contato uns com os outros, os comportamentos de ambos os materiais são modificados. Essas interações são importantes para entender uma ampla gama de processos e aplicações, como o transporte de materiais dentro de nossos corpos ou o movimento de íons dentro das baterias.
Como destacam os pesquisadores, é extremamente difícil ver o mundo na escala atômica. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM), que usa um feixe de elétrons para gerar uma imagem, é uma das poucas técnicas disponíveis.
Mesmo assim, obter dados confiáveis sobre o comportamento dos átomos dessa forma também não tem sido uma tarefa fácil. Trabalhos anteriores em células líquidas de grafeno foram promissores, mas seus resultados são considerados inconsistentes.
Além disso, o TEM normalmente requer um ambiente de vácuo elevado para funcionar, o que é um problema, já que muitos materiais não se comportam da mesma maneira em condições de pressão diferentes.
Para o novo estudo, uma forma específica de TEM foi desenvolvida para operar em ambientes líquidos e gasosos. Em seguida, foi criado um conjunto especial de “slides” de microscópio para acomodar os átomos.
O material ideal para esses experimentos é o grafeno, por ser bidimensional, forte, inerte e impermeável. Com base em trabalhos anteriores, a equipe desenvolveu uma célula líquida de grafeno duplo capaz de trabalhar com a tecnologia TEM existente.
Tal célula foi preenchida com uma solução de água salgada precisamente controlada contendo átomos de platina, que a equipe observou se movendo sobre uma superfície sólida de dissulfeto de molibdênio.
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Estudo do movimento dos átomos em ambiente líquido tem uma extensa variedade de aplicações
As imagens revelaram algumas percepções interessantes. Por exemplo, os átomos se movimentaram mais rapidamente no líquido do que fora dele, e escolheram diferentes lugares na superfície sólida para “descansar”.
Além disso, os resultados dentro e fora de uma câmara de vácuo foram diferentes, sugerindo que variações na pressão do ambiente podem influenciar na forma como os átomos se comportam.
Segundo o site Science Alert, os cientistas explicam que resultados de experimentos obtidos em câmaras de vácuo não necessariamente serão indicativos desse comportamento no mundo real. “Em nosso trabalho, mostramos que informações enganosas são fornecidas se o comportamento atômico é estudado no vácuo em vez de usar nossas células líquidas”, disse o engenheiro de materiais Nick Clark, pesquisador da Universidade de Manchester e autor principal do estudo.
“Esta é uma conquista marcante e é apenas o começo”, disse Clark. “Já estamos procurando usar essa técnica para apoiar o desenvolvimento de materiais para o processamento químico sustentável, necessários para alcançar as ambições líquidas zero do mundo”.
Ele destaca que o material estudado por sua equipe é relevante para a produção de hidrogênio verde, mas tanto suas técnicas quanto os resultados obtidos podem ter implicações muito mais amplas.
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