O gelo flexvel? , e isso tem implicaes enormes

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/09/2025

Foras em nanoescala moldando cubos de gelo e flocos de neve.
[Imagem: Sara Levine/PNNL]

Maleabilidade do gelo

A recente descoberta de que o gelo gera eletricidade ao ser deformado deixou a comunidade cientfica de cabelos em p: T certo, o experimento comprovou, mas como que o gelo pode se curvar sem se quebrar?

Jingshan Du e colegas do Laboratrio Nacional do Pacfico Noroeste, nos EUA, se apressaram em descobrir.

O que Du verificou aps cuidadosas observaes que, embora o gelo se forme como uma estrutura perfeitamente hexagonal de molculas de gua, essa estrutura surpreendentemente flexvel e malevel, e esta a verdadeira razo pela qual o gelo tipicamente repleto de bolhas de gs presas em seu interior.

“H muitos mistrios sobre o gelo,” comentou o pesquisador. “Queremos entender como o gelo tolera imperfeies estruturais no cristal e como bolhas presas afetam as propriedades mecnicas do cristal. Agora temos uma maneira de entender isso.”

A descoberta dessa maleabilidade inesperada do gelo dever ter implicaes profundas na preservao de amostras de tecido biolgico profundamente congelado (criogenia), na previso do comportamento do gelo para a segurana da aviao e de veculos e na compreenso do movimento das geleiras, exemplifica a equipe.

As bolhas se movem graas a alteraes na estrutura molecular do gelo.
[Imagem: Jingshan S. Du et al. – 10.1038/s41467-025-62451-0]

Filmar a gua virando gelo

Por surpreendente que seja, ningum at agora havia conseguido observar diretamente as molculas de gua passando da fase lquida para a fase de gelo. Isso porque as tcnicas utilizadas pelos cientistas para visualizar tomos individuais envolvem condies complicadas, incluindo o uso de radiao de alta energia e a necessidade de ambientes de vcuo. Embora j tenham sido feitas algumas imagens do gelo em escala molecular, esse gelo no reflete os ciclos normais de congelamento e degelo na Terra, sendo gerado pelo congelamento instantneo, com a gua passando diretamente do estado vapor para o estado slido.

Para evitar esses problemas, a equipe intercalou gua lquida entre finas membranas de carbono. “As membranas protegem os cristais de gelo do alto vcuo e da radiao, permitindo-nos obter imagens com informaes em nvel atmico,” explicou Du. Mas a observao desse sanduche de gelo exigiu desenvolver uma nova tcnica para acompanhar o processo de congelamento, que a equipe chamou de microscopia eletrnica de transmisso de clula lquida criognica.

As imagens revelaram que, quando a gua lquida se transforma em gelo slido, defeitos em sua estrutura cristalina ou bolhas de gs aprisionadas no causam muita tenso no cristal de gelo, o que poderia causar fraturas. Na verdade, o gelo se adapta presena do defeito com uma facilidade surpreendente em comparao com outros slidos, como metais ou minerais. As imagens mostraram a formao de bolhas de gs e, mais importante, mostraram essas bolhas se movendo pela rede, se fundindo com outras bolhas e se dissolvendo.

a natureza das ligaes qumicas da gua que a tornam extraordinariamente flexvel e malevel, mesmo quando ela assume a estrutura de gelo slido, dizem os cientistas, acrescentando que, combinada com o fato crucial de que o gelo menos denso do que a gua lquida, essa uma das propriedades que sustentam a vida na Terra, especialmente no mar.

Implicaes de longo alcance

A descoberta traz largas implicaes, do entendimento do ciclo da gua e do clima da Terra at a segurana da aviao.

Por exemplo, os pesquisadores fizeram observaes diretas das geometrias e das foras que orientam a formao dos cristais de gelo em todas as escalas, incluindo a formao dos flocos de neve – embora a neve se forme a partir do vapor d’gua, e no da gua lquida, so as mesmas foras que atuam nos dois casos.

E, embora esta equipe esteja estudando especificamente a dinmica do gelo em nanoescala, outros pesquisadores esto descobrindo que a presena de bolhas de ar nas geleiras afeta significativamente seu comportamento: Recentemente, cientistas demonstraram que as geleiras derretem mais de duas vezes mais rpido se contiverem bolhas, em comparao com o gelo sem bolhas. Outros cientistas esto tentando evitar a formao de gelo em amostras de tecidos delicados ou em aeronaves em voo.

A equipe agora pretende estudar o derretimento do gelo, observando o fenmeno funcionar ao contrrio, e trabalhar com amostras mais complexas, incluindo gua com materiais dissolvidos.

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