Cientistas capturam imagens de cristais em metal líquido

As fronteiras da engenharia química e da ciência dos materiais foram desafiadas pelos pesquisadores da Universidade de Sydney. A equipe utilizou uma nova técnica para observar cristais em metal líquido. De acordo com o estudo publicado na revista Nature Communications em 2025, eles capturaram imagens inéditas do crescimento de estruturas de platina dentro do gálio líquido.

A equipe, liderada pelo professor Kourosh Kalantar-Zadeh, utilizou raios X para atravessar o gálio – um metal opaco que não permite a passagem de luz, e denso. O registro em tempo real mostra como os átomos se organizam para formar pequenas hastes.

A pesquisa oferece um caminho para uma produção industrial com menor gasto de energia: criar catalisadores verdes, substâncias que aceleram reações químicas com baixo impacto ambiental. Ao visualizar a formação dos cristais, os cientistas podem projetar materiais para produzir hidrogênio e baterias de forma sustentável.

O que os cientistas descobriram sobre cristais em metal líquido?

Os pesquisadores observaram de forma inédita como os átomos se organizam na transição do estado líquido para sólido ao monitorar os cristais em metal líquido. Modelos anteriores de cristalização dependiam de teorias matemáticas ou imagens de baixa resolução.

A pesquisa atual substitui as suposições de que o processo era lento e desordenado por observações reais em três dimensões. Agora, as imagens mostram hastes crescendo de forma rápida dentro do metal líquido.

A equipe utilizou a platina dissolvida em gálio, de forma parecida com o açúcar em um copo de água. No entanto, o processo ocorre em temperaturas bem menores. A platina derrete normalmente a 1.768 ºC, mas no metal líquido ela se dissolve a apenas 500 ºC.

O gálio atua como um solvente, permitindo que o metal nobre se espalhe. Quando a temperatura cai, a platina volta a ser sólida em formatos que lembram pequenos e delicados flocos de neve metálicos.

As imagens em 3D tornaram possível provar que os átomos não se juntam de forma aleatória, mas seguem um padrão. Logo, o comportamento interno dos materiais pode ser estudado em um nível antes invisível aos olhos humanos.

“Para entender como os metais líquidos podem ser aproveitados para moldar o futuro dos materiais inteligentes e identificar aqueles que desempenham papéis importantes em fontes de energia, precisamos compreender suas propriedades metálicas e químicas, por dentro e por fora”, disse o professor Kalantah-Zader, da Universidade de Sydney, líder da pesquisa, para o site oficial da faculdade.

O que é o crescimento de cristais em metal líquido?

O surgimento de cristais em metal líquido pode ser comparado ao processo de dissolver açúcar em água quente. Quando o líquido esfria, o excesso de platina não consegue mais ficar dissolvido e começa a se agrupar. O agrupamento forma estruturas sólidas com formas geométricas organizadas e bem definidas, chamados de cristais.

A nova técnica para registrar a cristalização em tempo real

O professor Kourosh Kalantar-Zadeh explicou em um comunicado que seus átomos são tão compactados que os microscópios tradicionais não conseguem atravessar uma camada espessa do metal.

Para superar essa barreira, a equipe utilizou a tomografia computadorizada por raios X, um equipamento de imagem comumente usado em hospitais para examinar órgãos internos.

A tecnologia utiliza radiação de alta energia para penetrar o líquido denso. Ao realizar diversos disparos na gota de metal, os cientistas conseguiram enxergar através do gálio.

O sistema capturou imagens transversais, como fatias visuais do interior, que foram unidas para recriar um modelo em 3D. Segundo a coautora da pesquisa, Moonika Widjajana, a técnica escolhida supera o desafio da baixa resolução encontrada em tecnologias atuais.

Imagens científicas de cristais: por que são importantes?

Ver imagens de cristais em metal líquido significa eliminar a necessidade de tentativa e erro na fabricação de novas tecnologias industriais, como baterias de alto desempenho. Isso resulta em produtos com maior vida útil, o que reduz o desperdício e o impacto ambiental ao longo dos anos.

Como efeito, o estudo confere maior controle do processo aos cientistas responsáveis por criar materiais em escalas nano e micro. A nanotecnologia contava antes apenas com modelos teóricos. 

Ao enxergar o interior dos metais, a ciência agora possui ferramentas para moldar a produção industrial de forma previsível. Quando os engenheiros entendem como cada átomo se encaixa, eles conseguem criar ligas mais resistentes e eficientes.

A importância da captura de imagens da cristalização também reside na sustentabilidade industrial. Atualmente, a produção química consome 10% da energia mundial em processos que atingem mil graus centígrados. O novo método opera a 500 graus, uma redução significativa que diminui a emissão de gases de efeito estufa e o custo operacional das fábricas modernas.