{"id":18922,"date":"2018-03-08T14:36:15","date_gmt":"2018-03-08T14:36:15","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=18922"},"modified":"2022-01-21T15:35:48","modified_gmt":"2022-01-21T18:35:48","slug":"estrutura-eletronica-de-compostos-de-uranio-e-desvendada","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/estrutura-eletronica-de-compostos-de-uranio-e-desvendada\/","title":{"rendered":"Estrutura eletr\u00f4nica de compostos de ur\u00e2nio \u00e9 desvendada"},"content":{"rendered":"

Ag\u00eancia FAPESP<\/a>, 7 de mar\u00e7o de 2018<\/p>\n

Repercuss\u00e3o: Planeta Universit\u00e1rio<\/a>,\u00a0 Inova\u00e7\u00e3o Tecnol\u00f3gica<\/a>;<\/p>\n

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Jos\u00e9 Tadeu Arantes | Ag\u00eancia FAPESP<\/b>\u00a0\u2013 Os actin\u00eddeos s\u00e3o um grupo de 15 elementos radioativos que fazem parte da s\u00e9tima linha da tabela peri\u00f3dica. Isto quer dizer que seus \u00e1tomos possuem el\u00e9trons em todos os sete n\u00edveis de energia poss\u00edveis. Em ordem crescente de n\u00famero at\u00f4mico, come\u00e7am com o act\u00ednio (89 pr\u00f3tons e 89 el\u00e9trons) e v\u00e3o at\u00e9 o laur\u00eancio (103 pr\u00f3tons e 103 el\u00e9trons). Ur\u00e2nio (92) e t\u00f3rio (90) s\u00e3o os actin\u00eddeos mais abundantes na crosta terrestre.<\/p>\n

De modo geral, todas as propriedades macrosc\u00f3picas dos materiais \u2013 e, por decorr\u00eancia, suas aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas \u2013 dependem da distribui\u00e7\u00e3o dos el\u00e9trons nas camadas mais externas dos \u00e1tomos. \u00c9 isso que define se o material \u00e9 male\u00e1vel ou r\u00edgido, se conduz muito ou pouco a corrente el\u00e9trica ou se responde fortemente ou fracamente ao campo magn\u00e9tico.<\/p>\n

Os orbitais mais externos podem tamb\u00e9m se combinar, formando orbitais h\u00edbridos, com diferentes formas e n\u00edveis de energia. Com isso, a hibrida\u00e7\u00e3o de orbitais modifica as propriedades dos \u00e1tomos, o modo como se ligam a outros \u00e1tomos e at\u00e9 mesmo as estruturas das mol\u00e9culas formadas.<\/p>\n

Um estudo experimental e te\u00f3rico, conduzido no Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS<\/a><\/b>), investigou, por meio de raios X, a configura\u00e7\u00e3o dos orbitais mais externos e de seu h\u00edbrido em compostos de ur\u00e2nio, provendo novos conhecimentos sobre os actin\u00eddeos. A dificuldade em manipular esses materiais de forma segura havia feito com que suas propriedades permanecessem relativamente desconhecidas em compara\u00e7\u00e3o com as dos elementos mais leves. O novo estudo altera tal situa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

O idealizador e coordenador da pesquisa\u00a0Narcizo Marques de Souza Neto<\/a><\/b>, Ricardo dos Reis (primeiro autor) e colaboradores do pa\u00eds e do exterior publicaram artigo a respeito na revista\u00a0Nature Communications<\/i><\/a><\/b>.<\/p>\n

\u201cPor serem elementos pesados, com muitos el\u00e9trons, os actin\u00eddeos apresentam uma distribui\u00e7\u00e3o peculiar de energia em seus \u00faltimos orbitais, dos n\u00edveis 5f e 6d. Nossa principal contribui\u00e7\u00e3o foi estabelecer as t\u00e9cnicas experimentais para poder sondar esses n\u00edveis exteriores. Conseguimos observar, de forma seletiva, as propriedades das camadas 5f e 6d e da hibridiza\u00e7\u00e3o delas. Isso n\u00e3o era poss\u00edvel antes. A maior parte das propriedades macrosc\u00f3picas desses materiais se deve \u00e0 intera\u00e7\u00e3o entre os n\u00edveis 5f e 6d\u201d, disse Souza Neto \u00e0\u00a0Ag\u00eancia FAPESP<\/b>.<\/p>\n

O grupo do LNLS utilizou a t\u00e9cnica de dicro\u00edsmo circular magn\u00e9tico de raios X \u2013 em ingl\u00eas\u00a0X-ray magnetic circular dichroism<\/i>, da\u00ed a sigla XMCD \u2013, com raios X de energia relativamente alta \u2013 no patamar de 17 keV \u2013, para investigar os orbitais 5f, 6d e sua hibridiza\u00e7\u00e3o em compostos de ur\u00e2nio.<\/p>\n

A express\u00e3o \u201cdicro\u00edsmo circular magn\u00e9tico de raios X\u201d nomeia as diferen\u00e7as apresentadas por dois espectros de absor\u00e7\u00e3o de raios X em campo magn\u00e9tico, um com luz polarizada \u00e0 esquerda, o outro com luz polarizada \u00e0 direita. Analisando essas diferen\u00e7as podem-se obter muitas informa\u00e7\u00f5es acerca das propriedades do \u00e1tomo em pauta.<\/p>\n

\u201cEssa t\u00e9cnica experimental j\u00e1 era empregada no estudo de outros materiais, mas n\u00e3o de actin\u00eddeos, devido a v\u00e1rias dificuldades operacionais\u201d, disse Souza Neto.<\/p>\n

O trabalho teve apoio da FAPESP por meio dos programas\u00a0Jovens Pesquisadores<\/a><\/b>\u00a0e\u00a0Equipamentos Multiusu\u00e1rios<\/a><\/b>\u00a0e das bolsas de\u00a0Doutorado<\/a><\/b>\u00a0e de\u00a0Inicia\u00e7\u00e3o Cient\u00edfica<\/a><\/b>.<\/a><\/p>\n

Supercondutores em temperatura ambiente<\/b><\/p>\n

O grupo do LNLS trabalhou com dois compostos silicatos: ur\u00e2nio-mangan\u00eas e ur\u00e2nio-cobre. A ideia previamente existente, no caso do ur\u00e2nio-mangan\u00eas, era a de que todo o magnetismo do composto se devia ao mangan\u00eas; e, no caso do ur\u00e2nio-cobre, ao ur\u00e2nio.<\/p>\n

Os pesquisadores observaram que o ur\u00e2nio-mangan\u00eas apresenta tamb\u00e9m, em temperatura ambiente, um certo magnetismo no ur\u00e2nio, induzido pelo mangan\u00eas. E que, em baixas temperaturas, al\u00e9m do magnetismo induzido, a rede do ur\u00e2nio se ordena independentemente, apresentando, por isso, um magnetismo ainda mais forte.<\/p>\n

No caso do ur\u00e2nio-cobre, o grupo descobriu que o cobre tamb\u00e9m apresenta um magnetismo induzido pelo ur\u00e2nio. Estes foram conhecimentos novos aportados pelo estudo.<\/p>\n

\u201cAl\u00e9m do comportamento de conjunto do ur\u00e2nio, observamos tamb\u00e9m o que acontece em suas camadas e subcamadas, no caso a 5f, a 6d e a h\u00edbrida, em baixa e alta temperaturas. E explicamos por que acontece\u201d, ressaltou Souza Neto.<\/p>\n

\u201cO aux\u00edlio Jovem Pesquisador que recebi da FAPESP foi para desenvolver t\u00e9cnicas de raios X em condi\u00e7\u00f5es extremas. Isso envolvia tanto baixas temperaturas quanto altas press\u00f5es e sinais magn\u00e9ticos muito baixos. Este trabalho que fizemos e que resultou no artigo publicado na\u00a0Nature Communications<\/i>\u00a0foi um dos desdobramentos do projeto. Desenvolvemos a t\u00e9cnica e conseguimos colocar em pr\u00e1tica v\u00e1rias estrat\u00e9gias para medir sinais baixos de forma eficiente. Com isso, conseguimos medir sinais 50 vezes mais baixos do que seriam medidos em outra borda de absor\u00e7\u00e3o, no caso do ur\u00e2nio. Gra\u00e7as ao estudo, temos hoje condi\u00e7\u00f5es muito boas de realizar medidas n\u00e3o apenas em actin\u00eddeos, mas tamb\u00e9m em v\u00e1rios outros tipos de materiais\u201d, disse.<\/p>\n

Existem compostos de ur\u00e2nio que s\u00e3o alguns dos poucos exemplos de materiais supercondutores n\u00e3o convencionais, que combinam duas propriedades antag\u00f4nicas: o ferromagnetismo e a supercondutividade. At\u00e9 hoje, a supercondutividade, isto \u00e9, a propriedade que certos materiais apresentam de conduzir corrente el\u00e9trica sem resist\u00eancia nem perdas, s\u00f3 foi alcan\u00e7ada com o resfriamento desses materiais a temperaturas extremamente baixas.<\/p>\n

Entender a fundo esses compostos de ur\u00e2nio n\u00e3o convencionais pode ser um passo fundamental para se chegar a um material supercondutor em temperatura ambiente. Se obtido, tal material ter\u00e1 um impacto tecnol\u00f3gico e social extraordin\u00e1rio.<\/p>\n

\u201cEmbora nossa pesquisa tenha se dado no \u00e2mbito estrito da ci\u00eancia b\u00e1sica, desdobramentos tecnol\u00f3gicos t\u00e3o interessantes como este n\u00e3o est\u00e3o fora de seu horizonte\u201d, disse Souza Neto.<\/p>\n

O artigo\u00a0Unraveling 5f-6d hybridization in uranium compounds via spin-resolved L-edge spectroscopy<\/i>, de R. D. dos Reis, L. S. I. Veiga, C. A. Escanhoela Jr., J. C. Lang, Y. Joly, F. G. Gandra, D. Haskel e N. M. Souza-Neto, est\u00e1 publicado em\u00a0https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-017-01524-1<\/a><\/b>.
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