Hiperuniformidade desordenada: o novo estado da matéria que veio dos olhos das galinhas

Por , em 26.02.2014

Segundo pesquisadores da Universidade de Princeton e da Universidade de Washington em St. Louis (ambas nos EUA), o arranjo incomum de células no olho das galinhas constitui a primeira ocorrência biológica conhecida de um potencial novo estado da matéria, conhecido como hiperuniformidade desordenada.

Na década passada, cientistas haviam mostrado que materiais hiperuniformes desordenados têm propriedades únicas quando se trata de transmissão e controle de ondas de luz. Sendo assim, junto com os ovos e os brinquedos de borracha, a lista dos legados duradouros da galinha pode, eventualmente, incluir materiais avançados, tais como coloides auto-organizacionáveis que podem transmitir a luz com a eficiência de um cristal e a flexibilidade de um líquido.

Estados de hiperuniformidade desordenada se comportam como cristais e estados líquidos da matéria, exibindo ordem a grandes distâncias e desordem em pequenas distâncias (como cristais, de grandes distâncias espaciais, a sua disposição é altamente uniforme; ao mesmo tempo, como os líquidos, tem as mesmas propriedades físicas em todas as direções).

Joseph Corbo, professor de patologia, imunologia e genética na Universidade de Washington em St. Louis, trabalhou com Salvatore Torquato, professor de química de Princeton, e com Yang Jiao, professor de ciência dos materiais e engenharia da Universidade Estadual do Arizona (EUA), para desenvolver um modelo de computador que imitasse4 a disposição dos cones nos olhos das galinhas, permitindo-lhes examinar o padrão em detalhes.

Eles descobriram que cada tipo de cone (são 5) no olho da galinha tem uma área em torno dele chamada de “região de exclusão”, onde outros cones não podem entrar. Cones do mesmo tipo se afastam mais uns dos outros do que se afastam de cones de outros tipos, e isso cria padrões distintos.

Cada padrão de um cone sobrepõe o padrão de outro cone de modo que as formações são interligadas de uma forma organizada, mas desordenada – uma espécie de desordem uniforme. Assim, mesmo quando parecia que os cones tinham forma irregular, a sua distribuição era na verdade uniforme ao longo de grandes distâncias. Isso é hiperuniformidade desordenada.

As descobertas dos pesquisadores abrem as portas para o estudo de uma nova dimensão, chamada multi-hiperuniformidade. Isto porque os elementos que compõem a disposição são eles próprios hiperuniformes. Enquanto cones individuais do mesmo tipo parecem ser desconexos, eles estão, na verdade, sutilmente ligados por regiões de exclusão, que usam para se auto-organizar em padrões.

Os pesquisadores especulam que este comportamento poderá servir de base para o desenvolvimento de materiais que podem se automontar em um estado hiperuniforme desordenado.

Além disso, a descoberta da hiperuniformidade em um sistema biológico pode significar que esse estado é mais comum do que se pensava. Anteriormente, a hiperuniformidade desordenada havia sido vista apenas em sistemas físicos especializados, tais como hélio líquido, plasmas simples e grânulos densamente empacotados.

“Nós ainda não sabemos nada sobre os mecanismos celulares e moleculares que estão na base deste arranjo bonito e altamente organizado em aves. Assim, as futuras pesquisas incluirão esforços para decifrar como esses padrões se desenvolvem no embrião”, disse Corbo, acrescentando que os resultados vão fornecer a pesquisadores um modelo natural detalhado que pode ser útil para construir sistemas e tecnologias hiperuniformes. [ScienceDaily]

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2 comentários

  • Wallace Resplande:

    A matéria é muito boa, mas só com o texto fica impossível de se entender a fundo do que se trata. Não há exemplos simples. O cientista fala como se fosso auto explicativo, mas pra quem nunca ouviu falar desse estado da matéria (a maioria, como eu próprio, imagino) fica impossível de entender exatamente do que se trata. Mas, parabéns pela iniciativa!

  • Edgardo Prado:

    😉 UM OLHO SÓ

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