Cientistas observaram átomos que permanecem imóveis dentro de metais líquidos em altas temperaturas, influenciando como os materiais solidificam. Usando microscopia avançada, pesquisadores da University of Nottingham e da University of Ulm capturaram esse fenômeno em nanopartículas de metal fundido. A descoberta revela um novo estado híbrido da matéria com implicações potenciais para catálise e engenharia de materiais.
Em um estudo publicado em 9 de dezembro de 2025 na ACS Nano, pesquisadores utilizaram microscopia eletrônica de transmissão para observar a solidificação de nano gotas de metal fundido, como as feitas de platina, ouro e paládio. Os experimentos envolveram aquecer nanopartículas depositadas em grafeno, que serviu como suporte fino para facilitar o derretimento. Surpreendentemente, enquanto a maioria dos átomos se movia rapidamente, alguns permaneciam fixos no lugar, ancorados a defeitos pontuais no grafeno mesmo em temperaturas extremas.
O Professor Andrei Khlobystov da University of Nottingham, que liderou a equipe, explicou: "Quando consideramos a matéria, tipicamente pensamos em três estados: gás, líquido e sólido. Enquanto o comportamento dos átomos em gases e sólidos é mais fácil de entender e descrever, os líquidos permanecem mais misteriosos." O Dr. Christopher Leist, que realizou a microscopia no instrumento SALVE de Ulm, observou que focar o feixe de elétrons criava defeitos adicionais, permitindo o controle sobre o número de átomos estacionários.
Esses átomos fixados interrompem o crescimento cristalino durante a solidificação. Quando há poucos, os cristais se formam normalmente. No entanto, uma alta densidade de átomos estacionários pode formar anéis, criando "corrais atômicos" que prendem o líquido em um estado supercoolido. Para a platina, esse líquido confinado persiste em temperaturas tão baixas quanto 350 graus Celsius — mais de 1.000 graus abaixo de seu ponto de congelamento típico — antes de formar um sólido amorfo instável.
A Professora Ute Kaiser destacou a natureza dual dos elétrons nas observações: "Nossos experimentos nos surpreenderam ao observarmos diretamente a dualidade onda-partícula dos elétrons no feixe de elétrons." Isso marca a primeira prisão de átomos, vista anteriormente apenas com fótons e elétrons.
O Dr. Jesum Alves Fernandes enfatizou as aplicações: "A descoberta de um novo estado híbrido de metal é significativa. Como a platina sobre carbono é um dos catalisadores mais amplamente utilizados globalmente, encontrar um estado líquido confinado com comportamento de fase não clássico pode mudar nossa compreensão de como os catalisadores funcionam."
Financiado pelo programa Metal Atoms on Surfaces and Interfaces (MASI) do EPSRC, o trabalho sugere potencial para projetar catalisadores eficientes e novos materiais que combinam propriedades líquidas e sólidas.