Cientistas descobrem comportamento inesperado de metal após 150 anos

Quase 150 anos após a descoberta do gálio, cientistas identificaram um comportamento atômico inesperado que desafia uma das principais explicações sobre esse metal. O achado revisa uma teoria aceita há décadas e pode contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias nas áreas de semicondutores, nanotecnologia e engenharia de metais líquidos.

A pesquisa foi feita por pesquisadores da Universidade de Auckland, na Nova Zelândia, e os resultados foram publicados na revista Materials Horizons. Uma das principais descobertas é que as ligações covalentes, antes consideradas ausentes após a fusão do metal, voltam a se formar quando o gálio líquido é aquecido a temperaturas mais elevadas.

O que os cientistas descobriram sobre o gálio?

O gálio apresenta propriedades bastante incomuns. Uma das mais conhecidas é seu baixo ponto de fusão: o metal pode derreter na palma da mão ou quando colocado em uma bebida quente.

Outra característica rara está na forma como seus átomos se organizam. No estado sólido, eles tendem a formar pares, chamados dímeros, unidos por ligações covalentes — um tipo de interação química muito mais comum em elementos não metálicos do que em metais.

Durante décadas, os cientistas acreditaram que essas ligações desapareciam definitivamente quando o material passava do estado sólido para o líquido. A nova pesquisa mostrou que isso acontece apenas na etapa inicial da fusão. À medida que a temperatura continua aumentando, essas conexões entre os átomos voltam a surgir de forma inesperada.

Segundo os pesquisadores, esse comportamento oferece uma nova explicação para a facilidade com que o gálio derrete.

Como a descoberta muda o conhecimento sobre o metal?

A pesquisa sugere que a ruptura inicial das ligações covalentes aumenta a entropia — uma medida da desordem do sistema —, facilitando a passagem do estado sólido para o líquido. Posteriormente, porém, parte dessas ligações se reorganiza, algo que não era previsto pelos modelos tradicionais.

Para chegar a essa conclusão, a equipe revisou estudos publicados ao longo de décadas e comparou medições realizadas em diferentes temperaturas. Segundo a professora Nicola Gaston, da Universidade de Auckland, boa parte da literatura científica sobre o gálio líquido partia de uma premissa que agora se mostrou incorreta.

• Cientistas descobrem ‘armas metálicas’ que tornam escorpiões mais letais

Comportamento do gálio pode impulsionar novas tecnologias

O gálio é um metal estratégico para diversas tecnologias modernas. Ele está presente na fabricação de semicondutores, LEDs, diodos laser, painéis solares, equipamentos de telecomunicações, sistemas de computação de alto desempenho e aplicações aeroespaciais e de defesa.

Além disso, sua capacidade de dissolver outros metais faz dele um material importante para o desenvolvimento de catalisadores líquidos e de estruturas capazes de se organizar espontaneamente em escala nanométrica.

Os pesquisadores afirmam que compreender melhor seu comportamento poderá contribuir para o desenvolvimento de novos materiais e dispositivos eletrônicos.

Como o gálio foi descoberto?

De acordo com o estudo, o gálio foi previsto em 1871 pelo químico russo Dmitri Mendeleev, que deixou espaços vazios em sua tabela periódica para elementos ainda desconhecidos.

Quatro anos depois, em 1875, o químico francês Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran confirmou experimentalmente a existência do elemento, que recebeu o nome em referência à Gália, antigo nome latino da França.

Além das aplicações industriais atuais, o gálio também vem sendo estudado em pesquisas sobre preservação de sinais químicos que possam indicar antigas formas de vida em Marte.