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Descoberta acidental na Universidade de Massachusetts Amherst mostrou uma mistura de água, óleo e partículas de níquel magnetizadas que retorna ao formato de urna grega após ser agitada, abrindo novas questões na física da matéria mole
No ano passado, um líquido que recupera a forma foi criado por acidente na Universidade de Massachusetts Amherst, nos Estados Unidos, durante um experimento com água, óleo e nanopartículas magnéticas de níquel. A mistura, descrita na revista Nature Physics, voltou repetidamente ao formato de uma urna grega, contrariando expectativas clássicas da física da matéria mole.
Mistura de água, óleo e níquel revelou comportamento inesperado
A descoberta começou com Anthony Raykh, estudante de pós-graduação em ciência e engenharia de polímeros da Universidade de Massachusetts Amherst.
Ele trabalhava com materiais formados por partículas magnéticas e fluidos quando preparou uma mistura de água, óleo e partículas de níquel magnetizadas.
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Em condições comuns, água e óleo tendem a se separar. Quando são agitados, podem formar uma emulsão temporária, como ocorre em um molho vinagrete. Com o tempo, a mistura busca reduzir a área de contato entre os líquidos.
Nesse tipo de comportamento, pequenas gotículas esféricas costumam surgir porque a esfera reduz a área de superfície.
Esse resultado é esperado pelas leis da termodinâmica, que descrevem como sistemas físicos tendem a estados de menor energia.
O frasco de Raykh, porém, apresentou outro caminho. Mesmo após agitações vigorosas, o conteúdo não se organizava em gotículas simples nem se separava de forma caótica. A mistura voltava a uma forma curva e estável, parecida com uma urna grega clássica.
Formato de urna chamou atenção por contrariar o esperado
O ponto mais intrigante é que a forma de urna tem área de superfície maior do que a de uma esfera. Pela lógica tradicional aplicada a misturas de óleo e água, esse desenho não seria o estado mais simples nem o de menor área.
Raykh levou o frasco pelos corredores do departamento e mostrou o fenômeno a professores. Em comunicado da universidade, ele afirmou que a mistura formou “essa bela e imaculada urna”, para sua surpresa.
A forma não apareceu apenas uma vez. O líquido se reorganizava no mesmo desenho mesmo depois de repetidas agitações, o que indicou um comportamento estável e não apenas um efeito passageiro do experimento.
As descobertas foram publicadas na revista Nature Physics e descritas como um fenômeno ainda não observado no estudo da física da matéria mole, área que investiga materiais deformáveis, fluidos complexos, emulsões e sistemas semelhantes.
Magnetismo das partículas mudou a fronteira entre os líquidos
Para entender o que ocorria, a equipe da UMass Amherst trabalhou com pesquisadores das universidades de Tufts e Syracuse.
O grupo fez experimentos e simulações computacionais para analisar a organização das partículas na interface entre água e óleo.
A explicação encontrada está no magnetismo das nanopartículas de níquel. Em uma mistura comum, partículas adicionadas podem reduzir a tensão na interface entre os líquidos, facilitando a formação de emulsões.
Nesse caso, o efeito foi oposto. As partículas de níquel estavam tão fortemente magnetizadas que aumentaram a tensão interfacial. Essa mudança forçou a fronteira entre água e óleo a se curvar em uma forma estável e não plana.
Os pesquisadores atribuíram o mecanismo a interações magnéticas dipolares atrativas no plano entre as partículas.
Essas interações suprimiram a emulsificação comum e ajudaram a criar uma forma estável, diferente do padrão previsto para o sistema.
David Hoagland, professor e autor sênior do estudo, afirmou que observar de perto as nanopartículas magnetizadas na fronteira entre água e óleo permite obter detalhes sobre como diferentes formas se organizam.
Descoberta ainda não tem aplicação prática
A equipe informou que a descoberta ainda não tem aplicação prática. Mesmo assim, o fenômeno abre uma nova frente de investigação para entender como partículas magnéticas podem alterar o comportamento de fluidos e interfaces.
Thomas Russell, um dos autores principais do artigo, resumiu a importância científica da observação ao afirmar que, quando algo parece não deveria ser possível, é preciso investigar.
Por enquanto, o líquido que recupera a forma permanece como uma curiosidade de laboratório. O valor da descoberta está em mostrar um comportamento inesperado em um sistema simples, formado por água, óleo e partículas magnetizadas.
A pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA e pelo Departamento de Energia dos EUA.
Esta matéria foi elaborada com base em informações da Universidade de Massachusetts Amherst e da revista Nature Physics, com dados, números e declarações preservados conforme o material consultado.
