Desde o início das pesquisas, os cientistas veem classificando a matéria, seja pelo estado físico, pela condutividade ou pelo magnetismo, contudo alguns materiais estão pertencendo a mais de um desses grupos.
Outros Estados da Matéria
Além dos estados tradicionais como o estado físico em que a matéria é classificada segundo a organização e repulsão entre seus átomos e moléculas, podendo se resumir à quatro classes: sólido, líquido, gasoso e plasma. Ou quanto a condutividade elétrica em que a matéria pode ser classificada como condutora, semicondutora ou isolante ou quanto a condutividade magnética classificada como material magnético, paramagnético e diamagnético.
Existem estados criados em laboratório, que embora poucos sejam conhecidos como o condensado de Bose-Einstein, matéria degenerada,supersólidos, superfluídos e plasma quark-glúon, estima-se que existam mais de 500 estados criados pelos cientistas. Sendo um deles muito interessante, o Metal de Jahn-Teller.
A degenerescencia de uma estado eletrônico ocorre quando orbitais de um mesmo nivel energético apresentam a mesma forma e são equivalentes, ou seja, apresentam a mesma energia.
Para ficar mais claro, você se lembra do Diagrama de Linus-Paulling?
Caso não se lembre o Diagrama está desenhado ao lado, sendo que os números 1,2,3,4,5,6 e 7 indicam o nível energético, as letras s,p,d,f o subnível energético e o número indicado acima das letras, 2 para o "s", 6 para o "p", 10 para o "d" e 14 para o "f" são a quantidade máxima de elétrons que esses subníveis suporta.
Observando a figura, nota-se que como o subnível "s" pode ter no máximo 1 par de elétrons ele possui apenas um orbital, que é representado pelo quadradinho contendo duas seta paralelas, com sentidos opostos entre si. Já o subnível "p" necessita de 3 orbitais para conseguir "guardar" seus 3 pares de elétrons. Quando este subnível possui mais de 1 elétron é dito degenerado, pois são necessários 2 ou 3 orbitais equivalentes para estabilizar seus elétrons.
Efeito Jahn-Teller
A definição do efeito Jahn-Teller é "qualquer molécula não linear, em um estado eletrônico degenerado, sofrerá distorções para remover a degenerescência e diminuir a energia do sistema". Para melhor compreensão vamos definir o que um estado eletrônico degenerado.
Estado degenerado
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| Diagrama de Linus-Paulling |
Para ficar mais claro, você se lembra do Diagrama de Linus-Paulling?
Caso não se lembre o Diagrama está desenhado ao lado, sendo que os números 1,2,3,4,5,6 e 7 indicam o nível energético, as letras s,p,d,f o subnível energético e o número indicado acima das letras, 2 para o "s", 6 para o "p", 10 para o "d" e 14 para o "f" são a quantidade máxima de elétrons que esses subníveis suporta.
Agora lembra-se da Regra de Hund?
Aquela que diz os elétrons se organizam em cada orbital em pares emparelhados com spin contrários. |
| Seguimento do diagrama de Linus-Paulling e ilustração regra de Hund |
Em outras palavras, retornando ao efeito Jahn-Teller, qualquer molécula que tenha uma geometria não linear, em que seus átomos possuam mais de 1 elétron no subnível que realize as ligações químicas, suas moléculas sofrerão distorções, em baixas pressões, até se estabilizarem em uma nova estrutura cristalina e assim chegarem o mais próximo do estado fundamental, que, por sua vez, apresenta menor estado de energia.
Metais de Jahn-Teller
A equipe liderada pelo químico Kosmas Prassides, da Universidade de Tokohu-Japão, introduziu rubídio nas moléculas de fulereno, também conhecido como C-60 (carbono sessenta). Isso fez com que os átomos de carbono se organizem em uma nova estrutura cristalina, pois a distância entre ele havia sido alterada, pois os átomos de rubídio foram os responsáveis pela aplicação de pressão sobre as moléculas de fulerenos..
Ao submeter as amostras à testes, identificaram uma combinação de fases isolantes, supercondutoras, metálicas e magnéticas, incluindo uma nova fase, denominada "metais de Jahn-Teller".
Batizado desta maneira "metais de Jahn-Teller",pois ao aplicar pressão o que era isolante se torna, por um tempo, condutor, como um metal. Muito embora as moléculas continuem com suas formas antigas, há uma especie de sobreposição, que permite aos elétrons pularem livremente dentro da estrutura cristalina, como se fosse o mar de elétrons encontrado nas ligas condutoras.
Essa fase de transição de isolante para condutor, os cientistas nunca haviam observado, e entender a relação entre um isolador, o estado metálico acima da temperatura critica e o mecanismo supercondutor é a chave para compreender todos os supercondutores não convencionais. Podendo assim, transformar materiais normalmente isolantes em supercondutores.
Referencias
http://zeus.qui.ufmg.br/~quipad/ino/tcct.htm
http://hypescience.com/cientistas-teriam-descoberto-um-novo-estado-da-materia/