Cientistas estão impressionados com o material misterioso que caiu na Terra, revelando o segredo de como o calor se move no universo.

DNVN - Este material não é nem completamente cristalino nem completamente vítreo, mas existe em uma forma híbrida, conduzindo calor de uma forma sem precedentes: mantendo o mesmo estado à medida que a temperatura aumenta ou diminui.

A importância da condução térmica na tecnologia moderna

Na ciência dos materiais, cristais e vidros, que processam calor de maneiras opostas, são a base de muitas tecnologias contemporâneas. Da miniaturização da eletrônica ao aumento da eficiência da recuperação de calor residual em energia, passando pela extensão da vida útil de escudos térmicos aeroespaciais, tudo depende da compreensão de como o arranjo atômico afeta a transferência de calor.

De acordo com Michele Simoncelli – professora assistente de Engenharia da Universidade de Columbia – a equipe de pesquisa abordou o problema a partir da mecânica quântica e aplicou inteligência artificial para resolver com precisão as equações subjacentes.

Descobertas de meteoritos e Marte

Em um artigo publicado em 11 de julho na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Simoncelli e seus colegas Nicola Marzari (EPFL Lausanne) e Francesco Mauri (Universidade Sapienza de Roma) previram a existência de um material híbrido entre um cristal e um vidro. Essa previsão foi posteriormente confirmada por uma equipe da Universidade de Sorbonne, na França.

O aumento da desordem na estrutura atômica de um material afeta sua condutividade térmica macroscópica — uma propriedade importante para tecnologias de gerenciamento térmico. Os materiais estudados incluem tridimita de meteorito cristalino (à esquerda), uma fase de tridimita com ordem de ligação cristalina e geometria de ligação amorfa (ao centro) e um vidro de sílica completamente amorfo (à direita). Vermelho representa oxigênio (O), azul representa silício (Si) e os arranjos tetraédricos comuns de SiO4 são destacados em azul. Crédito: Simoncelli Lab.

O que é especial é que esse material único já foi encontrado em meteoritos e até mesmo em Marte. Seu mecanismo incomum de transferência de calor promete abrir novos caminhos para o desenvolvimento de materiais que possam suportar diferenças extremas de temperatura e fornecer pistas importantes sobre a história térmica dos planetas.

Sílica de meteorito e a rara constante térmica

Com base em previsões de 2019, a equipe determinou que uma forma especial de dióxido de silício chamada "tridimita" — descrita pela primeira vez na década de 1960 — era o material híbrido. A amostra foi extraída de um meteorito que caiu em Steinbach, Alemanha, em 1724, e foi estudada com permissão do Museu de História Natural de Paris.

Os resultados mostraram que a tridimita do meteorito possui uma estrutura atômica que se situa entre um cristal ordenado e um vidro amorfo. Notavelmente, sua condutividade térmica permanece constante entre 80 K e 380 K – uma raridade no mundo dos materiais.

Aplicações potenciais na indústria siderúrgica

Além do seu valor científico, a descoberta também abre perspectivas práticas. A equipe prevê que a tridimita pode se formar durante décadas de envelhecimento térmico em tijolos refratários em fornos siderúrgicos. Considerando que 1 kg de aço produzido emite 1,3 kg de CO₂, com quase 1 bilhão de toneladas de aço a cada ano representando cerca de 7% das emissões de carbono nos Estados Unidos, este novo material pode contribuir para um melhor controle do calor, reduzindo assim as emissões na indústria siderúrgica.

IA, mecânica quântica e o futuro do controle de calor

Simoncelli afirmou que sua equipe utilizou o aprendizado de máquina para superar as limitações computacionais dos métodos tradicionais, simulando a transferência de calor com precisão quântica. Esses mecanismos não apenas esclarecem o mistério da transferência de calor em materiais híbridos, mas também abrem caminho para novas tecnologias, como dispositivos termoelétricos vestíveis, computação neuromórfica e spintrônica.

"Este é apenas o começo. Este material não só desafia a teoria atual, como também abre o futuro do controle térmico para muitas indústrias", enfatizou Simoncelli.

La Khe (de acordo com SciTechDaily)

Fonte: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/gioi-khoa-hoc-sung-sot-truoc-loai-vat-chat-ky-bi-roi-xuong-trai-dat-he-lo-bi-mat-ve-cach-nhet-di-chuyen-trong-vu-tru/20250816083300815