Descoberta surpresa mostra que partículas proibidas podem se atrair: WebCuriosos

Ao contrário das relações humanas, a física das partículas é rigorosa quando se trata do ditado “como se repele, os opostos se atraem”. Da mesma forma que os mesmos pólos de dois ímãs quaisquer resistem ao toque, as cargas negativas e positivas têm uma aversão universal à sua própria companhia.

No entanto, químicos da Universidade de Oxford descobriram uma história num tubo de ensaio que demonstra que o amor sempre encontrará um caminho. Mesmo entre partículas da mesma carga.

“Ainda acho fascinante ver essas partículas se atraírem, mesmo tendo visto isso milhares de vezes”, disse. diz a principal autora do estudo, Sida Wang.

Suspenda vários elétrons em um vácuo completo e eles encararão punhais eletromagnéticos, afastando-se uns dos outros com uma força representada por Lei de Coulomb. Da mesma forma, os prótons no vazio do espaço também serão forçados a se separarem em virtude de suas cargas positivas compartilhadas.

Por outro lado, misture-o com partículas dominadas por diferentes cargas e observe os fogos de artifício acontecerem. Na verdade, literalmente – a química não seria a mesma sem a lei de Coulomb conduzindo os dramas das novelas dos triângulos amorosos atômicos.

Para manter as coisas simples, os químicos assumem que esta lei é tão verdadeira para partículas carregadas flutuando numa solução como para essas mesmas partículas no vácuo. Wang e sua equipe consideraram a possibilidade de que as regras não fossem tão simples quando um solvente estivesse envolvido.

Em uma série de experimentos baseados em partículas de sílica em diferentes tipos de solução, os pesquisadores mediram fatores como acidez e estrutura molecular do solvente para determinar a força das interações das partículas. Usando um microscópio óptico, eles também calcularam as distribuições das densidades das partículas.

Ficou claro, com base em suas observações, que as partículas de sílica com carga negativa em soluções à base de água não se separavam como fariam em um espaço vazio ideal. Longe disso – eles realmente se uniram.

Uma possível explicação poderia ser encontrada nos exames do pH da solução, que afetou a força da atração quando modificada de um relativamente ácido 4 para um bastante básico 10.

Estranhamente, as partículas de sílica ajustadas para terem carga positiva não se comportaram dessa maneira, pelo menos não em soluções aquosas. No entanto, outras experiências utilizando álcool como solvente proporcionaram uma excelente oportunidade para que partículas carregadas positivamente se aproximassem.

Estas novas forças de atração foram observadas em longas distâncias e foram neutralizadas pela repulsão esperada em distâncias mais curtas.

Embora as interações entre as partículas e o solvente sejam complexas, está claro que elas são significativas o suficiente para superar as sempre presentes forças de Coulomb que normalmente separam as partículas dominadas pela mesma carga.

No que os pesquisadores chamam de “força de eletrosolvatação“, a estrutura da solução e seus próprios componentes carregados interagem com as superfícies das partículas suspensas de uma forma que cria uma força atrativa líquida, atraindo a sílica em aglomerados, apesar de sua repulsão.

As descobertas podem ter implicações significativas em praticamente qualquer área da ciência onde os movimentos de partículas carregadas numa solução são importantes, potencialmente informando avanços em tudo, desde o desenvolvimento farmacêutico até à compreensão de doenças e à concepção de novos tipos de nanotecnologia.

“Moléculas com carga semelhante em solução podem, de fato, experimentar uma atração contra-intuitiva, forte e de longo alcance, mesmo sob condições fisiológicas”, disse Wang e colegas. concluir.

De repente, o romance humano não parece tão complicado.

Esta pesquisa foi publicada em Nanotecnologia da Natureza.