Pesquisadores do MIT descobriram que metais retêm padrões atômicos sutis mesmo após processos de fabricação padrão, desafiando suposições antigas. Esses padrões, impulsionados por dislocações microscópicas, podem permitir que engenheiros personalizem propriedades de materiais para aplicações exigentes. A descoberta, publicada na Nature Communications, revela um novo princípio físico na metalurgia.
Por anos, os cientistas acreditaram que padrões atômicos em ligas metálicas desapareciam durante a fabricação, deixando os átomos em um estado aleatório. No entanto, pesquisadores do MIT mostraram que esses arranjos químicos sutis persistem, influenciando propriedades chave como força, durabilidade, resistência ao calor e tolerância à radiação.
A equipe, liderada por Rodrigo Freitas, Professor Assistente TDK no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, usou simulações avançadas de aprendizado de máquina para modelar o comportamento atômico durante o processamento de metais. Eles simularam deformação e aquecimento —passos comuns na fabricação— e rastrearam como os átomos se rearranjavam. Surpreendentemente, os metais nunca alcançaram aleatoriedade completa.
«A conclusão é: Você nunca pode randomizar completamente os átomos em um metal. Não importa como você o processe», explica Freitas. «Este é o primeiro artigo a mostrar esses estados de não equilíbrio que são retidos no metal.»
O estudo identificou que esses padrões surgem de dislocações, distorções irregulares na rede atômica. Durante a deformação, as dislocações guiam os átomos para posições preferidas ao favorecer caminhos de baixa energia, criando estados estáveis 'longe do equilíbrio'. Os coautores principais Mahmudul Islam, Yifan Cao e Killian Sheriff contribuíram para os modelos de alta precisão e simulações em larga escala.
Publicado na Nature Communications (2025; 16(1), DOI: 10.1038/s41467-025-64733-z), o trabalho foi apoiado pelo Programa de Jovens Investigadores do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA, MathWorks e o Programa MIT-Portugal. Freitas observa impactos potenciais na catálise, eletroquímica e danos por radiação em reatores nucleares.
«Pesquisadores têm examinado as maneiras como esses arranjos atômicos alteram as propriedades metálicas —um grande é a catálise», diz Freitas. As aplicações podem se estender a ligas aeroespaciais, onde entender o embaralhamento atômico é chave para equilibrar força e baixa densidade.