Category Archives: Química

Cientistas confirmam um novo estado da matéria: os cristais do tempo

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, conseguiram fazer um modelo para reproduzir um novo tipo de matéria, os chamados cristais do tempo.

A existência desse novo estado foi proposta pelo Nobel de Física de 2012, Frank Wilczek. A ideia do cientista causou muito debate no meio científico e agora foi reafirmada com o modelo no artigo publicado no Physical Review Letters.

 Os diamantes (foto) têm a estrutura normal de cristais, diferente dos cristais do tempo

Cientistas confirmam um novo estado da matéria: os cristais do tempo

Com base no modelo, duas equipes independentes, uma da Universidade de Maryland e uma da Universidade de Harvard, criaram seus próprios cristais do tempo. Quando esses estudos forem avaliados e publicados, podemos ter a prova final de que os cristais do tempo existem.

“É um novo estado da matéria. Também é muito legal porque é um dos primeiro exemplos de matéria de não-equilíbrio”, diz Norman Yao, coordenador da pesquisa da Universidade da Califórnia e participante dos grupos de pesquisa das outras universidades.

Como é?

Teoricamente, quando um material está no estado de gasto zero energia, é impossível haver movimento. Mas Wilczek previu que no caso dos cristais do tempo isso seria diferente.

Os cristais normais têm uma estrutura atômica que se repete no espaço –como a estrutura de carbono de um diamante. Um rubi ou um diamante não se movem porque estão em equilíbrio quando estão parados, em seu estado zero.

Já os cristais do tempo têm uma estrutura que se repete tanto no espaço quanto no tempo. Eles seriam como uma gelatina. Quando você toca, ela treme. Só que nesse caso, ela não precisaria ser tocada para ficar tremendo. O estado de zero gasto de energia desse cristal é justamente ficar se movendo.

Assim, os cristais do tempo são uma nova forma de matéria, a matéria do não-equilíbrio, pois ela não consegue ficar parada.  “No último meio século, exploramos a matéria do equilíbrio, como metais e isolantes. Agora começamos a explorar uma paisagem totalmente nova da matéria do não-equilíbrio”, conclui Yao.

A existência deles pode trazer novos entendimentos sobre o mundo ao nosso redor e também de novas tecnologias como computação quântica.

Cientistas transformam bactérias em ‘pilhas’

Técnica introduz molécula nos micro-organismos que faz com que gerem eletricidade

RIO – O mundo das bactérias está cheio de micro-organismos com talentos incomuns, inclusive a capacidade de produzir eletricidade. Na natureza, as bactérias ditas “eletrogênicas” geram correntes como parte de seu metabolismo, mas agora pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), EUA, encontraram uma maneira de conferir esta capacidade a bactérias não-eletrogênicas, numa técnica que pode ter impactos na geração sustentável de energia e no tratamento de água e esgotos.


Imagem de microscópio mostra bactérias eletrogênicas colonizando um eletrodo onde a corrente gerada por elas é coletada

– O conceito aqui é que se simplesmente fecharmos a tampa do tanque de tratamento de esgoto e dermos à bactéria um eletrodo, ela pode produzir eletricidade enquanto limpa a água – resume Zach Rengert, estudante de química da universidade americana e primeiro autor de artigo sobre a técnica, publicado nesta quinta-feira no periódico científico “Chem”. – E embora a quantidade de energia nunca vá ser suficiente para alimentar qualquer coisa grande, ela pode contrabalançar os custos de limpar a água.

A bactéria que inspirou o estudo, Shewanella oneidensis MR-1, vive em ambientes sem oxigênio e pode “respirar” minerais metálicos e eletrodos no lugar de ar via proteínas que produzem correntes na sua membrana celular. A maioria das bactérias, no entanto, não produz estas proteínas, e assim não podem gerar correntes elétricas naturalmente. Mas foi estudando estas proteínas condutoras que os cientistas imaginaram que tipo de aditivo biológico poderiam criar para que micro-organismos que não evoluíram para realizar estas reações passassem a fazê-las.

Assim, sob a liderança de Guillermo Bazan, professor da UCSB e autor sênior do estudo, os pesquisadores construíram uma molécula chamada DFSO+, que contém um átomo de ferro no seu núcleo. Para adicioná-la às bactérias, os cientistas diluíram uma pequena quantidade do pó com cor de ferrugem em água e mergulharam os micro-organismos na solução. Em poucos minutos, a molécula sintética encontrou uma caminho para a membrana das bactérias e começou a conduzir eletricidade por meio de seu núcleo de ferro, dando a elas uma nova maneira de trocar elétrons de dentro para fora da célula.

Como o formato da molécula DFSO+ reflete a estrutura das membranas celulares, ela pode rapidamente se incorporar a elas e lá permanecerem durante semanas. A abordagem, no entanto, necessitará de mais desenvolvimentos se for ser aplicada para a geração de energia a longo prazo, embora os pesquisadores acreditem que os resultados iniciais do experimento foram animadores. Segundo eles, esta estratégia para conferir novas capacidades às bactérias provavelmente será mais barata que alterar geneticamente os micro-organismos para fazerem isso.

– É uma estratégia totalmente diferente para geração de energia elétrica microbial – diz Nate Kirchhofer, coautor do estudo.

Os pesquisadores chamam a molécula DFSO+ de “prótese proteica” por ela ser um composto não proteico que faz o trabalho de uma proteína.

– É como um análogo de um membro prostético, em que você usa um membro plástico que não é na verdade feito do corpo de outra pessoa – compara Rengert.

Ainda de acordo com os pesquisadores, entender como as bactérias eletrogênicas consomem combustíveis orgânicos e usam seus processos metabólicos para gerar correntes elétricas pode levar ao desenvolvimento de tecnologias biológicas de geração mais eficientes.

– É útil ter uma molécula bem definida e bem compreendida que possamos investigar – diz Kirchhofer. – Sabemos como ela interage com as bactérias, então isso nos dá um controle eletroquímico muito preciso das bactérias. E embora esta molécula talvez não seja a melhor que vá existir, ela é a primeira geração de seu tipo de composto.

Cientistas comprimem hidrogênio a ponto de virar metal e confirmam teoria de mais de 80 ano

Cientistas comprimem hidrogênio a ponto de virar metal e confirmam teoria de mais de 80 anos

ntistas dos Estados Unidos conseguiram comprimir hidrogênio a ponto de transformá-lo em metal, de acordo artigo da revista “Science” desta semana. Esse tipo de material é totalmente novo e poderia ser usado como um bom condutor de eletricidade, segundo os pesquisadores.

Sequência de imagens feita a partir de vídeo que mostra o hidrogênio em diferentes estágios de compressão (Foto: Isaa Sivera / Handout via REUTERS)

A descoberta é a primeira confirmação da teoria dos físicos Hillard Bell Huntington e Eugene Wigner, criada em 1935. Eles apresentaram a hipótese de que o hidrogênio, que fica naturalmente no estado gasoso, pode se transformar em metal após passar por extrema pressão.

Para conseguir o feito, os físicos da Universidade de Harvard Isaac Silvera e Ranga Dias comprimiram uma pequena amostra de hidrogênio com uma pressão de 32,5 milhões de quilos em 6,5 cm², maior que a encontrada no centro da Terra.

Várias equipes de pesquisa tentavam desenvolver o hidrogênio metálico. O novo material é altamente valorizado. Atualmente, os supercondutores, como aqueles usados em ressonâncias magnéticas, precisam ter suas máquinas resfriadas com hélio em estado líquido e em temperaturas muito baixas. Isso encarece o processo.

“Este é o Santo Graal da física de alta pressão”, disse Silvera. “É a primeira amostra de hidrogênio metálico da Terra. Quando você está olhando pra ela, você está olhando para algo que nunca existiu antes”, completou em comunicado.

O professor de física David Ceperley, da Universidade de Illinois, não participou do estudo, mas disse que a descoberta, se confirmada, encerra uma pesquisa que levou décadas para ver como o hidrogênio – o elemento mais comum no universo – pode se tornar um metal.

Novos elementos da tabela periódica são aprovados

Nomes propostos em junho para quatro novos elementos da tabela periódica foram aprovados nesta quinta-feira (1), incluindo o Nihonium e o Moscovium.

Os nomes propostos em junho para quatro novos elementos da tabela periódica foram aprovados nesta quinta-feira (1), incluindo o Nihonium, que ocupa o lugar 113, e o Moscovium, cujo número atômico é 115.

Os nomes propostos em junho para quatro novos elementos da tabela periódica foram aprovados nesta quinta-feira (1), incluindo o Nihonium, que ocupa o lugar 113, e o Moscovium, cujo número atômico é 115.

Nomes propostos em junho para quatro novos elementos da tabela periódica foram aprovados nesta quinta-feira (1), incluindo o Nihonium e o Moscovium.

O instituto japonês de pesquisas Riken celebrou a aprovação do Nihonium, uma referência à palavra Nihon, que significa Japão e tem como símbolo Nh.
A existência do Nihonium, primeiro elemento colocado em evidência na Ásia, havia sido demostrada em três oportunidades entre 2004 e 2012 por Kosuke Morita, professor da Universidade de Kyushu (sudoeste do Japão).
Além do Nihonium e do Moscovium (Mc), uma referência a Moscou e cuja paternidade corresponde a pesquisadores russos e americanos, a União Internacional de Química Pura e aplicada (IUPAC na sigla em inglês) e a União Internacional de Física Pura e Aplicada (IUPAP) aprovaram a denominação de outros dois elementos.
Os elementos são o Tennessine, em homenagem aos institutos de pesquisas do Tennessee, nos Estados Unidos, com número 117 na tabela e cujo símbolo é o Ts, e o Oganesson (Og, 118), em referência ao físico nuclear russo Yuri Oganesián. Foram descobertos por laboratórios da Rússia e Estados Unidos, segundo um comunicado da (IUPAC).
A tabela periódica dos elementos, também conhecida como tabela de Mendeleyev, em homenagem ao russo Dmitri Mendeleyev, que criou a primeira versão em 1869, reúne os elementos químicos classificados em função de sua composição e suas propriedades.

Cientistas escolhem nomes de 4 novos elementos químicos

Cientistas escolhem nomes de 4 novos elementos químicos

Nihonium, Moscovium, Tennessine e Oganesson completam sétima fila da Tabela Periódica e foram produzidos artificialmente.

Os quatro novos elementos da Tabela Periódica foram “batizados” nesta quarta-feira (8) pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). Produzidos artificialmente, eles se chamarão Nihonium (símbolo Nh e elemento 113), Moscovium (símbobo Mc e elemento 115), Tennessine (símbolo Ts e elemento 117) e Oganesson (símbolo Og e elemento 118).

Nihonium homenageia o Japão, já que é uma variação do nome do país em japonês; já o nome Moscovium lembra a região de Moscou, na Rússia; Tennessine é uma referência ao estado de Tennessee, nos Estados Unidos; e Oganesson presta homenagem ao cientista russo Yuri Oganessian.

Esses novos elementos químicos tiveram sua existência confirmada no início deste ano pela IUPAC e completam a sétima linha da Tabela Periódica.

Os novos átomos produzidos foram batizados por cientistas japoneses, americanos e russos. Para conquistar a honra de escolher o nome, os grupos de pesquisa tiveram de confirmar seus resultados repetindo experimentos. O elemento 113 foi criado três vezes pelos japoneses, entre 2004 e 2012.

Esses quatro novos elementos não existem na natureza e são criados por aceleradores de partículas que fazem elementos menores colidirem entre si e se fundir. Os átomos criados nessas condições sobrevivem por apenas algumas frações de segundo.

Segundo a IUPAC, laboratórios já trabalham em pesquisas para elementos que criarão a 8ª linha da tabela periódica.

Cientistas escolhem nomes de 4 novos elementos químicos

Nihonium, Moscovium, Tennessine e Oganesson completam sétima fila da Tabela Periódica e foram produzidos artificialmente.

 

Pequeno reator de fusão nuclear inspirado nos quadrinhos do Homem de Ferro poderá gerar quantidades ilimitadas de energia

Os reatores de fusão, teoricamente, podem ser uma fonte ilimitada de energia.

Porém, seu desenvolvimento nunca foi tão simples. Agora, em menos de uma década, isso poderá ser possível. Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos EUA, afirmam ter desenvolvido o projeto de reator de fusão comercialmente viável.

PEQUENO REATOR DE FUSÃO NUCLEAR INSPIRADO NOS QUADRINHOS DO HOMEM DE FERRO PODERÁ GERAR QUANTIDADES ILIMITADAS DE ENERGIA

PEQUENO REATOR DE FUSÃO NUCLEAR INSPIRADO NOS QUADRINHOS DO HOMEM DE FERRO PODERÁ GERAR QUANTIDADES ILIMITADAS DE ENERGIA

Nomeado ARC, o reator consistirá em um sistema tokamak – em forma de rosquinha – e poderá gerar a mesma quantidade de energia de outros maiores. O reator é muito parecido – e leva o mesmo nome – ao utilizado por Tony Stark, no filme Homem de Ferro, inspirado nos quadrinhos da série.

A fusão funciona por meio de dois tipos de átomos de hidrogénio – deutério e trítio – com a inserção de gás para o interior de um vaso de contenção. Os cientistas adicionam energia para remover os elétrons dos átomos de acolhimento, formando um plasma de íons, que libera enormes quantidades de energia. Se a técnica for aperfeiçoada, será possível fornecer uma fonte inesgotável de energia, resolvendo sua crise no mundo.

O reator tokamak, um projeto promissor, consiste em uma câmara oca de metal na forma de uma rosquinha. O combustível é aquecido a temperaturas superiores a 150 milhões de graus Celsius, formando um plasma quente. Os campos magnéticos intensos são usados para manter o plasma longe das paredes, produzidos por bobinas supercondutoras que rodeiam o recipiente e por uma corrente eléctrica.

Os reatores de fusão, teoricamente, podem ser uma fonte ilimitada de energia.

Os reatores de fusão, teoricamente, podem ser uma fonte ilimitada de energia.

O reator ARC é um pouco diferente de outros sistemas tokamak, usando novos supercondutores comercialmente disponíveis de óxido de terras raras (RE2O3), carbonato de bário (BaCO3) e óxido de cobre (CuO), formando fitas de óxido supercondutor (REBCO). Os fortes campos magnéticos gerados por essas bobinas são capazes de conter o plasma superaquecido, permitindo que o reator seja menor, mais barato e mais rápido de construir. Tudo isso sem perder o potencial de produção de energia.

O mais potente reator de fusão planejado no mundo é chamado ITER. O dispositivo gigante está em construção na França. Mas, apesar da diferença de tamanho e força do campo magnético, o reator proposto é baseado na mesma “física” do ITER. ARC pode produzir cerca de três vezes mais eletricidade do que a necessária para mantê-lo funcionando, mas o projeto poderia ser melhorado para aumentar essa proporção para cerca de cinco ou seis vezes, de acordo com Brandon Sörbom, estudante do MIT que trabalha no projeto. Até agora, nenhum reator de fusão produziu mais energia do que a consumida, fazendo com que o sucesso do projeto possa ser um grande avanço na tecnologia de fusão.
Brandon Sörbom, estudante do MIT

O reator projetado poderia fornecer eletricidade para cerca de 100 mil pessoas. “A Energia de fusão com certeza será a fonte mais importante de energia elétrica na Terra, no século 22, mas precisamos dela muito antes para evitar o aquecimento global catastrófico”, disse David Kingham, CEO da Tokamak Energia, que não está ligado ao projeto. “Este trabalho mostra uma boa alternativa para progressos mais rápidos”, concluiu.