Quasi-cristais exóticos podem representar novo tipo de mineral

Amostra representaria a primeira ocorrência natural dessas complexas estruturas, mas alguns questionam sua origem

por John Matson

Um grupo de pesquisadores afirma ter encontrado em uma amostra mineral da Rússia o primeiro exemplo natural de um quasi-cristal, material incomum que apresenta algumas propriedades típicas de um cristal, mas exibe uma estrutura bem mais complexa. Desde que os quasi-cristais foram caracterizados há 25 anos, diversas versões têm sido criadas em laboratório, mas um exemplo natural indicaria que a natureza é mais diversa do que se pensava.

A estrutura dos quasi-cristais é formada por arranjos ordenados que têm certa simetria, mas não são periódicos – isto é, não podem ser definidos por uma única célula unitária (como um cubo, por exemplo) que simplesmente se repetiria em três dimensões. O termo “quasi-cristal” foi cunhado em 1984 pelos físicos Dov Levine e Paul Steinhardt, que na época trabalhavam na University of Pennsylvania, para descrever a classe de cristais quase-periódicos, logo depois de um outro grupo ter publicado evidências da observação desses materiais.

Em artigo publicado na Science, Steinhardt revelou estar procurando quasi-cristais de ocorrência natural desde o início. A descoberta poderia forçar uma redefinição de minerais para incluir os quasi-cristais.

Para localizar a amostra, Steinhardt e seus colaboradores examinaram substâncias quimicamente semelhantes aos quasi-cristais que já haviam sido sintetizados em laboratório. Essa busca os levou à katirkita, mineral que tinha sido supostamente encontrado nos montes Koriak na Rússia. Uma amostra da Universidade de Florença, na Itália, contendo katirkita, também tinha grânulos de uma liga de alumínio, cobre e ferro que apresentava as características de um quasi-cristal.

Mas a origem desses supostos minerais é motivo de controvérsia entre os petrólogos, cientistas que estudam a estrutura e a formação das rochas. Ligas de alumínio não são facilmente formadas por processos naturais, pois o elemento reage prontamente com oxigênio.

A possibilidade de que o quasi-cristal e os materiais relacionados a ele, incluindo a katirkita, “tenham sido fabricados pelo homem precisa ser avaliada cuidadosamente antes de serem aceitos incontestavelmente como minerais”, verifica Eric Essene, professor emérito de ciências geológicas na University of Michigan em Ann Arbor. “A hipótese de eles serem materiais sintéticos, e não minerais naturais, ainda não foi considerada adequadamente.” A redução eletrolítica de alumínio é um dos processos humanos que podem produzir essa substância.

Os autores admitem que resolver a questão da formação geológica do quasi-cristal “é ainda um desafio sério e fascinante”, mas destacam que o arranjo complexo e variado de minerais presentes na amostra aponta para uma origem natural. No entanto, Essene lembra que, com o uso de altas temperaturas e pressões, os ceramistas e petrólogos experimentais “não têm nenhuma dificuldade em produzir arranjos complexos” de materiais sintéticos em laboratório.

Steinhardt diz que ele e seus colaboradores ainda não descartam os vários processos que poderiam ter formado a amostra. “Como ocorre comumente no caso dos minerais, é muito mais fácil identificá-los e caracterizá-los do que explicar como foram formados”, afirma. “Mas estamos nos dedicando bastante ao assunto, pois pode ser interessante tanto para a geologia como para a ciência dos materiais.”

Ron Frost, petrólogo da University of Wyoming, diz que a maneira como os grânulos de quasi-cristal foram formados é uma questão em aberto. Mas ele observa que serpentinitas como aquelas encontradas associadas à katirkita são “rochas esquisitas” que freqüentemente abrigam minerais igualmente estranhos, muitos dos quais não existem em nenhum outro lugar. “Não vejo nada aqui que me faça dizer ‘Isso é impossível!’”, diz Frost, “e eu já vi coisas estranhas o suficiente nas serpentinitas para aceitar este como apenas mais um exemplo”.

Matéria original: Scientifc American Brasil