Magnetismo fraco causa grandes mudanças em um estranho estado da matéria
Imagine uma nuvem brilhante que se parece com um letreiro de néon, mas em vez de gotas de água contém um grande número de partículas microscópicas de poeira suspensas no espaço. Esta mistura incomum é conhecida como plasma empoeirado, um estado raro da matéria que existe tanto no espaço sideral quanto em experimentos de laboratório.
Em um novo estudo publicado em Revisão Física Efísicos da Universidade de Auburn descobriram que mesmo campos magnéticos muito fracos podem alterar significativamente o comportamento dos plasmas empoeirados. A equipe descobriu que o magnetismo pode desacelerar ou acelerar o crescimento de nanopartículas flutuando no plasma. Quando um campo magnético faz com que os elétrons se movam em trajetórias espirais, todo o plasma muda em resposta, alterando a forma como as partículas ganham carga elétrica e aumentam de tamanho.
“Os plasmas empoeirados são como pequenas partículas numa caixa de vácuo”, disse Bhavesh Ramkorun, principal autor do estudo. “Descobrimos que, ao introduzir campos magnéticos, poderíamos fazer com que essas partículas crescessem mais rápido ou mais devagar, e as partículas de poeira acabavam com tamanhos e tempos de vida muito diferentes.”
Observando a forma de nanopartículas
Para explorar esse efeito, os pesquisadores criaram nanopartículas de carbono acendendo uma mistura de gás argônio e acetileno. Em condições normais, as partículas formaram-se de forma constante durante cerca de dois minutos antes de saírem do plasma. Quando os campos magnéticos foram aplicados, esse período de crescimento tornou-se muito mais curto, às vezes durando menos de um minuto, e as partículas resultantes permaneceram menores.
Por que os elétrons são tão importantes
“É notável o quão sensível é o sistema”, explicou Saikat Thakur, coautor do estudo. “Os elétrons são os atores mais leves do plasma, mas quando ficam magnetizados, eles ditam as regras. Essa simples mudança pode alterar completamente a forma como os nanomateriais se formam.”
Do laboratório ao cosmos
As descobertas podem ajudar os cientistas a desenvolver novos métodos baseados em plasma para a produção de nanopartículas com propriedades específicas para uso em eletrônica, revestimentos de superfície e tecnologias quânticas. Além das aplicações práticas, a investigação também lança luz sobre os plasmas naturais encontrados em todo o espaço, incluindo os anéis planetários e a atmosfera do Sol, onde a poeira e os campos magnéticos interagem constantemente.
“O plasma constitui a maior parte do universo visível e a poeira está por toda parte”, acrescentou Ramkorun. “Ao estudar como as forças mais pequenas moldam estes sistemas, estamos a descobrir padrões que ligam o laboratório ao cosmos.”
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