Novo vidro inovador que se autocura da radiação gama: WebCuriosos
Os cientistas sintetizaram uma forma de vidro que pode se recompor após ser danificado pela radiação gama.
Os pesquisadores observaram que filmes de vidro de calcogeneto com defeitos induzidos por raios gama tornam-se gradualmente inteiros novamente à temperatura ambiente, retornando a um estado de integridade estrutural sem qualquer outra intervenção.
A descoberta, liderada pelo engenheiro Myungkoo Kang, da Universidade Alfred, nos EUA, revela um material que pode ser realmente útil em locais como ambientes espaciais, onde a radiação gama flui constantemente, ou instalações radioativas onde sensores resistentes à radiação fariam uma enorme diferença.
“As pessoas estão cada vez mais procurando vidros que tenham transparência óptica semelhante a cristais como o germânio, que podem ser projetados de acordo com sua composição e propriedades para uso em aplicações onde o germânio pode ser usado”, diz a física Kathleen Richardson da Universidade da Flórida Central.
“Esses vidros estão sendo cada vez mais utilizados em sistemas onde a comunidade procura alternativas para algumas das soluções cristalinas que historicamente foram usadas antes.”
O vidro é um material bastante estranho na melhor das hipóteses, mas extremamente útil de várias maneiras. Vidros de calcogeneto – aqueles que incluem enxofre, selênio, telúrio ou polônio – interagem com a luz de maneiras que os tornam úteis para dispositivos ópticos, especialmente no domínio da detecção infravermelha.
Kang e seus colegas estavam fabricando esse tipo de vidro para uso em circuitos de satélite, usando quantidades misturadas com muita precisão de enxofre, germânio e antimônio.
“Esses óculos excluem oxigênio e é isso que os torna especiais para o infravermelho”, Richardson diz. “Eles são feitos de elementos no lado direito da tabela periódica. Quando se unem, formam materiais muito transparentes ao infravermelho, mas com átomos muito grandes e ligações fracas.”
Esses vidros precisam ser testados sob os estresses aos quais podem ser expostos em condições operacionais, e um deles para ambientes espaciais é a radiação gama.
Não estamos expostos aos raios gama espaciais aqui na superfície da Terra, uma vez que a nossa atmosfera funciona como um escudo altamente eficaz, mas o decaimento radioativo de certos isótopos elementares pode produzir radiação gama.
Para expor suas amostras à forma altamente energética da luz, os pesquisadores colocaram suas amostras em irradiadores alimentados por cobalto-60uma forma sintética de cobalto radioativo. Esta exposição criou defeitos microscópicos no vidro, distorcendo as ligações fracas entre os átomos.
Em seguida, o vidro foi colocado em condições de temperatura ambiente. 30 dias depois, o vidro havia se recuperado.
“Como são átomos grandes e ligações fracas, com o tempo, essas ligações podem relaxar e se recuperar desse arranjo distorcido e, portanto, curar-se.” Richardson diz.
“Portanto, o conceito de vidro autocurável é que, quando nossos experimentos são expostos a radiação de alta energia, essas ligações são distorcidas ou quebradas. Com o tempo, a temperatura ambiente é suficiente para curar essas ligações, para que as estruturas possam se reformar.”
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O potencial aqui é bastante interessante. O vidro, ou uma forma futura dele, poderá um dia ser usado como um sensor de radiação durável e reversível para ambientes extremos, por exemplo.
A equipe espera desenvolver ainda mais o vidro e usá-lo como um trampolim para criar outros óculos que tenham a mesma capacidade de autocura.
“No futuro, meu novo grupo de pesquisa visa desenvolver novas cerâmicas induzidas por irradiação, juntamente com métodos microestruturais e de metrologia óptica in-situ, como um caminho para a realização de plataformas ópticas leves e ultrarrápidas”, Kang diz.
“Minha pesquisa sob o tema unificador dos efeitos da irradiação em cerâmicas de calcogeneto rendeu uma conclusão tão impactante.”
A pesquisa foi publicada no Boletim da Sociedade de Pesquisa de Materiais.
