Cientistas chineses conseguiram esclarecer um enigma que perdurava há 170 anos: o comportamento da superfície do gelo antes de seu derretimento. O fenômeno, observado pela primeira vez por Michael Faraday no século XIX, envolvia a formação de uma camada superficial que se comporta de maneira líquida mesmo em temperaturas muito abaixo de zero.
Apesar de seu impacto em áreas como fricção, química atmosférica e criopreservação, sua estrutura microscópica permaneceu desconhecida até agora. Pesquisadores da Universidade de Pequim combinaram técnicas avançadas de microscopia de força atômica (AFM) com algoritmos de aprendizado de máquina.
A AFM permite mapear superfícies com precisão extrema, detectando pequenas variações de força, mas não consegue, sozinha, reconstruir estruturas tridimensionais complexas em superfícies irregulares.
Ao integrar inteligência artificial, os cientistas foram capazes de interpretar sinais incompletos e reconstruir detalhes moleculares invisíveis a métodos tradicionais. Os algoritmos foram treinados com simulações de dinâmica molecular, incluindo ruídos experimentais, para garantir que a análise refletisse o comportamento real das moléculas de água.
Uso das novas tecnologias
A análise focou no gelo em temperaturas entre –152 °C e –93 °C, revelando uma camada superficial amorfa. Nesse estado, as moléculas de água perdem a organização cristalina típica, mantendo comportamento sólido, mas apresentando desordem topológica significativa.
À medida que a temperatura aumenta, essa camada evolui gradualmente para um estado quase líquido, caracterizando o processo de pré-derretimento. Esse comportamento explica, em nível molecular, como a superfície do gelo reage antes da fusão, um detalhe que até hoje não havia sido visualizado.
A combinação de AFM com aprendizado de máquina permite explorar fenômenos atômicos em diferentes contextos, ampliando a compreensão de superfícies cristalinas e criando possibilidades para aplicações em materiais funcionais e sistemas biológicos.
