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A liga mais dura

06.08.2016

Uma equipe de cientistas das Universidades do Texas e da Flórida obteve o material biocompatível mais duro conhecido. Acabou sendo uma liga de titânio com ouro b-Ti3Au.

O titânio é inerte o suficiente para não interagir com tecidos vivos e não oxidar no corpo, mas às vezes falta força. Em média, as próteses de titânio precisam ser substituídas a cada 10 anos devido ao desgaste. Portanto, os cientistas há muito se deparam com a tarefa de encontrar outro material mais durável e ao mesmo tempo biocompatível.

Experimentos anteriores com ligas de titânio com prata e cobre mostraram bons resultados, mas os pesquisadores sugeriram que se você usar um metal na liga que tenha propriedades semelhantes ao cobre ou prata, mas com uma massa atômica maior, a liga será mais forte. A escolha foi feita pelo ouro: há muito tempo é usado em próteses.

A líder do estudo, professora Emilia Morosan, da Rice University, em Houston, Texas, disse que a descoberta foi feita enquanto estudavam ímãs de titânio e ouro. Para testar as substâncias quanto a impurezas, a equipe do laboratório teve que obter pó metálico das amostras. No caso do Ti3Au, isso não foi possível: o ralador de diamante não deu conta da liga.

Após uma série de experimentos, foi possível identificar a proporção ideal de metais na liga. O resultado é um metal quatro vezes mais resistente do que os usados atualmente na fabricação de próteses.

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Energia do espaço para Starship 08.05.2024

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Novo método para criar baterias poderosas 08.05.2024

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Teor alcoólico da cerveja quente 07.05.2024

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Novo estado do mundo 29.05.2016

A luz, além de se propagar em uma determinada direção, também é capaz de girar em torno dela, o que é caracterizado por um parâmetro chamado momento angular total. Como outras características quânticas, o momento angular é discreto e assume apenas certos valores admissíveis. Até agora, acreditava-se que seu valor, de acordo com a teoria quântica, deveria ser um múltiplo da constante de Planck h - uma constante física fundamental que determina a escala dos efeitos quânticos. Lembre-se de que, por exemplo, a energia de um fóton é igual ao produto dessa constante pela frequência. Assim, a mudança mínima possível no momento angular é proporcional a h.

Físicos do Trinity College (Dublin, Irlanda) descobriram experimentalmente que com a propagação bidimensional da luz em uma instalação especialmente projetada, seu momento angular total pode ser um múltiplo de h/2, ou seja, metade do valor. Essa descoberta é importante tanto para entender a natureza e o comportamento da luz quanto para seu uso prático. Afinal, a multiplicidade do momento angular para o valor h torna o comportamento dos fótons semelhante ao comportamento das partículas com spin inteiro (bósons), e a proporcionalidade h/2 confere propriedades de "férmions" aos fótons (lembre-se que os férmions têm metade -giro inteiro). Os resultados do estudo foram publicados na revista online Science Advances.

Para entender a essência do fenômeno, podemos fazer uma analogia com um corpo girando em torno de seu eixo. As visões anteriores eram consistentes com o fato de que a velocidade de rotação do corpo poderia mudar em porções com um valor proporcional a h, e os físicos irlandeses descobriram que o passo de mudança poderia ser a metade.

O que é chamado de "rotação da luz" em torno da direção de propagação é um processo mais complexo do que a rotação de um corpo em torno de um eixo. Há dois componentes aqui. A primeira é a rotação do vetor campo elétrico de uma onda de luz à medida que se propaga no espaço, chamada de polarização circular da luz e determinando o spin de um fóton. A segunda é a torção da frente da onda de luz, caracterizada pelo momento angular orbital. O momento angular total de um fóton é a soma do spin e das contribuições orbitais.

No caso tridimensional usual, todas essas quantidades serão proporcionais a h, ou seja, os números quânticos correspondentes serão inteiros. Se criarmos um sistema bidimensional para a propagação da luz, o número quântico do momento angular pode se tornar um meio inteiro, o que os pesquisadores observaram neste experimento.

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