Resolução de um Mistério de 170 Anos: A Física do Gelo
Uma combinação inovadora de técnicas de machine learning (aprendizado de máquina) e microscopia de força atômica permitiu que cientistas chineses resolvessem um enigma que durava 170 anos: o que acontece, a nível molecular, na superfície do gelo antes de ele começar a derreter.
O estudo, publicado na revista científica Physical Review X, revela pela primeira vez a estrutura atômica da chamada camada de “pré-derretimento”, uma película semelhante a um líquido que se forma mesmo em temperaturas muito abaixo de zero. Essa descoberta tem implicações significativas para áreas como fricção, química atmosférica, criopreservação e patinação no gelo.
A Tecnologia por trás da Descoberta
Os pesquisadores da Universidade de Pequim utilizaram a técnica de microscopia de força atômica (AFM) para mapear a superfície do gelo com uma ponta microscópica extremamente sensível. No entanto, para superar as limitações da técnica AFM, eles uniram esses dados com algoritmos de aprendizado de máquina treinados com simulações de dinâmica molecular.
Essa abordagem inovadora permitiu que os cientistas reconstruíssem detalhes moleculares invisíveis aos métodos tradicionais, incluindo a estrutura tridimensional da camada de pré-derretimento. O resultado mais surpreendente surgiu ao analisar o gelo em temperaturas entre –152 °C e –93 °C, onde foi identificada a formação de uma camada superficial amorfa.
Implicações e Aplicações
A descoberta redefine a compreensão microscópica do gelo pré-derretido e oferece uma nova perspectiva sobre como superfícies cristalinas se transformam em condições extremas. Além disso, a técnica desenvolvida abre caminho para aplicações que vão além do estudo do gelo, incluindo:
- Investigação de interfaces desordenadas
- Estudo de transições de fase
- Análise de defeitos de materiais
Essas aplicações têm potenciais impactos significativos em materiais funcionais e sistemas biológicos, demonstrando o poder da combinação de técnicas de aprendizado de máquina e microscopia de força atômica.
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