Простая хитрость! Используем обычный картон для добычи золота

Minas Gerais. Terra das pedras preciosas

Не думал там найти такое? Обычное место, немного от дома!

Mina de António Pereira. Topázio Imperial

Dez cristais com magia, beleza... e potencial tecnológico

[Imagem: Dirk Wiersma/BBC]

Fluorita

Esqueça os rubis, as granadas e as safiras. A fluorita é provavelmente o mineral mais colorido do mundo por causa da enorme variedade de cores brilhantes e até iridescentes que exibe.

E o mais incrível é que o cristal puro de fluorita é transparente.

A cor de um cristal é determinada pela maneira como a luz interage com suas moléculas e como elas são organizadas. Qualquer impureza que consegue penetrar na fluorita pode alterar sua aparência. Íons de manganês, por exemplo, a tornam cor de laranja.

Defeitos estruturais também têm o mesmo efeito. A cor roxa-escura que é típica da fluorita é resultado de um pequeno número de íons de fluoreto sendo permanentemente forçados para fora de suas posições pela irradiação ou pelo calor. Quando eles se movem, um elétron é deixado para trás em cada buraco. Ao incidir no cristal, a luz é absorvida e reemitida por esses elétrons, produzindo a cor que enxergamos.

A fluorita foi essencial no progresso do processo de fabricação de chips no início dos anos 2000, e hoje estão presentes em várias tecnologias de lentes ópticas.

Selenita

[Imagem: Javier Trueba/BBC]

Enterrada sob as montanhas da Serra de Naica, no Estado de Chihuahua, no norte do México, a Caverna dos Cristais abriga os maiores cristais do planeta.

Gigantescas vigas brancas de selenita - algumas medindo mais de 11 metros de comprimento e 1 metro de largura - cruzam-se na câmara subterrânea.

"Não existe outro lugar na Terra onde o reino mineral se revele com tanta beleza," afirma o geólogo Juan Manuel García-Ruiz, da Universidade de Granada, na Espanha, especialista em cristais.

O lugar foi descoberto em 2000 por dois irmãos que escavavam túneis na mina de Naica, em busca de novas jazidas de zinco, prata e chumbo. A cavidade, que mede cerca de 10 metros por 30 metros, estava inundada com água quente. Apenas quando os mineradores começaram a bombear a água, as monumentais estruturas surgiram.

Em 2007, García-Ruiz e sua equipe descobriram como os cristais conseguiram crescer tanto. Há cerca de 26 milhões de anos, a atividade vulcânica sob a mina encheu a caverna com água quente e rica em anidrita. Esse mineral é estável em temperaturas superiores a 58°C, mas, à medida que o magma presente se resfriou, a anidrita se dissolveu na água.

Lentamente, ao longo de centenas de milhares de anos, seus componentes químicos se rearranjaram como gipsita, que pode assumir a forma de cristais. E grandes cristais alongados de gipsita são conhecidos como selenita - apesar do nome, ela nada tem a ver com o selênio, sendo um sulfato de cálcio hidratado - seu nome deriva "selene" a palavra grega para lua.

Outra caverna descoberta mais perto da superfície em Naica também contêm espetaculares colunas de selenita, ainda que menores.

Espato da Islândia

[Imagem: Natural History Museun London/BBC]

As sagas da Islândia no século 10 relatam os detalhes das aventuras dos vikings e descrevem uma misteriosa "pedra do sol", que os navegadores escandinavos usavam para localizar o Sol no céu e se orientarem em dias nublados.

A identidade dessa pedra intrigou geólogos durante séculos. Em 2011, estudiosos franceses e canadenses levantaram a hipótese de se tratar do mineral conhecido como espato da Islândia.

Essa variedade transparente da calcita é comum nos países nórdicos, e é capaz de refratar a luz de duas formas diferentes, produzindo uma imagem dupla. Isto se deve a discrepâncias entre as forças que mantêm os átomos dos cristais unidos - elas são mais fortes em algumas direções do que em outras.

Quando a luz passa através de um cristal de calcita, ela se divide em dois feixes. A assimetria da estrutura do cristal faz com que os caminhos desses feixes adotem diferentes ângulos, resultado na imagem dupla.

Quartzo

[Imagem: Sindair Stammers/BBC]

O quartzo - óxido de silício - está na base de toda a tecnologia eletrônica atual, mas o mineral também possui "superpoderes" por causa de suas assimetrias estruturais.

Se comprimido, um cristal de quartzo gera uma leve corrente elétrica, pois a pressão na superfície força os íons internos a saírem de sua posição original. Isso desequilibra a carga total no cristal, fazendo dele uma minúscula pilha com faces de cargas opostas.

Esse fenômeno é conhecido como "efeito piezoelétrico", e também funciona ao revés: o cristal se comprime se for submetido a uma corrente elétrica. Esse efeito está por trás do promissor campo dos nanogeradores e da colheita de energia.

Relógios de quartzo e rádios usam minúsculas lascas do cristal como osciladores para manter a hora certa ou ditar seu ritmo interno. Sempre que você ouvir falar do "clock" (relógio) de um computador ou outro circuito, saiba que há um cristal de quartzo fazendo os tiquetaques que dão a batida esse circuito.

O quartzo também foi fundamental para uma maior compreensão geral dos cristais, principalmente como seus átomos são arranjados. As fibras ópticas também nasceram a partir do quartzo.

Galena

[Imagem: Martin Land/BBC]

A galena é o mineral de chumbo mais comum no planeta, e um importante minério de chumbo e prata.

Mas essa é apenas um de seus papéis. Sua capacidade de extrair música e vozes de ondas de rádio é o que a torna verdadeiramente sedutora - talvez você já tenha ouvido falar dos rádios de galena.

Ocorre que a galena é um semicondutor, o que significa que ela conduz eletricidade sob certas circunstâncias.

Em um rádio de galena, um fino fio metálico conhecido como "bigode de gato" pousa delicadamente na superfície de um cristal de galena. Isso permite que uma corrente passe tranquilamente em uma direção, mas não na oposta, convertendo as ondas de rádio capturadas por uma antena em um sinal elétrico que é transformado em som por autofalantes.

Cristais de carbono extraterrestres

[Imagem: Tony & Daphne Hallas/BBC]

O diamante é o material mais duro encontrado naturalmente na Terra - do qual temos conhecimento, pelo menos - servindo para atividades industriais como corte, trituração, perfuração e polimento.

Mas dois novos tipos de cristais de carbono ultraduros, encontrados em 2010 em um meteorito caído na Finlândia anos antes, podem abalar a reputação do diamante.

O meteorito de Haverö se chocou com a Terra em 1971. Quando pesquisadores usaram uma pasta de diamante para polir uma de suas fatias, eles notaram algo extraordinário: pequenos bolsões de material emergiam na superfície. Ao analisá-los, descobriram se tratar de duas formas completamente novas de carbono.

Os pesquisadores também observaram que uma das substâncias era um tipo de carbono cristalino, algo "intermediário entre o grafite e o diamante". Eles acreditam que os choques de pressão e o calor intenso provocados pela entrada do meteorito na atmosfera fundiram várias camadas de grafite, formando a nova substância.

Hoje já se estudam vários planetas de carbono e estrelas de diamante, onde condições extremas podem dar origem a minerais ainda desconhecidos por aqui.

Autunita

[Imagem: Joem Arem/BBC]

A autunita é um mineral que se poderia chamar de encantador - seus cristais em forma de tablete parecem escamas amarelo-esverdeadas.

O mais impressionante, ele é fluorescente, embora sua composição de urânio o torne radioativo.

Quando uma luz ultravioleta incide em um cristal de autunita, ela transmite energia para elétrons dentro dos átomos de urânio. Cada partícula excitada momentaneamente salta para fora do núcleo do átomo e depois volta para ele.

É nesse momento que os elétrons liberam flashes de luz visível. E o efeito coletivo faz a autunita ter um aspecto geral de emitir um verde brilhante.

Açúcar

[Imagem: Ted Kinsman/BBC]

Quer ver um cristal brilhar, mas não tem um museu de mineralogia na vizinhança? Isso não é um problema. Basta recolher alguns cubos de açúcar, ir para um quarto totalmente escuro e usar o fundo de um copo para esmagá-lo. É muito provável que você observe um pálido brilho azul emanando dos cristais.

Isso se chama triboluminescência e foi notado pela primeira vez pelo sábio Francis Bacon, no século 17. Mas até hoje ainda é um mistério para os cientistas entender como o açúcar é capaz de tal fenômeno.

Algumas teorias defendem que, quando seus cristais são fraturados ou esmagados, sua estrutura assimétrica incentiva a formação de minúsculos campos piezoelétricos. Isso separa as cargas positivas e negativas dentro do cristal e, quando elas se recombinam, geram uma faísca. As moléculas de nitrogênio retidas dentro dos cristais então absorvem essa energia e brilham, como acontece durante uma tempestade.

Cristais fotônicos

[Imagem: James King-Holmes/BBC]

Cristais fotônicos são minúsculas estruturas repetidas, cada uma com cerca de um bilionésimo de metro de comprimento, que controlam e manipulam o fluxo da luz.

Dependendo dos ângulos de suas faces, esses cristais só deixam passar certos comprimentos de onda de luz - certas cores -, enquanto bloqueiam todos os outros.

Mas os comprimentos de onda próximos daqueles rejeitados se espalham e interferem uns com os outros. Isso cria cores vívidas e uma iridescência impressionante - até mesmo em insetos como borboletas e besouros - esses são os cristais biofotônicos.

É possível fabricar cristais fotônicos simples a partir de polímeros sintéticos, que já são usados para criar materiais como a cobertura refletiva de óculos de sol, por exemplo.

Ao replicar estruturas fotônicas mais complexas, como as dos insetos, pode ser possível melhorar tecnologias como as das fibras ópticas e células solares. Muitas pesquisas nessa área já estão trazendo novidades, entre as quais memórias RAM de luz e processadores de computador fotônicos.

Cristais de gelo vulcânico

[Imagem: Chadden Hunter/BBC]

O Morte Eerebus, na Antártida, é o vulcão ativo localizado no ponto mais ao sul do planeta. Seu cume é pontilhado por uma rede de cavernas de gelo que abrigam frágeis formações de gelo que não existem em nenhum outro lugar da Terra.

O labirinto foi esculpido na camada de neve por gases quentes vindos do vulcão, que se infiltram através das rachaduras e fissuras da rocha subjacente.

Dentro das cavernas, o ar quente e úmido do vulcão atinge as paredes geladas, congelando-se e adquirindo formas complexas e com aspecto de penas, guiadas pelas correntes de ar.

Fonte: BBC

Samsung anuncia produção de grafeno em larga escala

Diversas "sementes" de carbono (no alto) se juntam para formar um cristal homogêneo de grafeno.[Imagem: Jae-Hyun Lee et al./Science]

Fabricação industrial de grafeno

Pesquisadores da Samsung e da Universidade Sungkyungkwan, na Coreia do Sul, anunciaram ter descoberto uma técnica para fabricar grafeno em larga escala.

O grafeno tem qualidades imbatíveis em vários campos, tendo mostrado todo o seu potencial em laboratório.

Contudo, fabricar essa camada monoatômica de carbono não é uma tarefa fácil.

Os pesquisadores que ganharam o Prêmio Nobel pela descoberta do grafeno fabricaram suas primeiras amostras colando uma fita adesiva sobre um bloco de carvão - até hoje grande parte do grafeno usado nos experimentos é feito assim.

Agora, Jae-Hyun Lee e seus colegas anunciaram em um artigo na revista Science a descoberta de uma forma para fabricar camadas perfeitas de grafeno sobre pastilhas de silício.

"Aqui, descrevemos o crescimento em escala de pastilhas [wafers] de monocamadas de grafeno de cristal único, livres de rugas, em pastilha de silício usando uma camada de buffer de germânio terminada em hidrogênio," escrevem eles.

A simetria dos cristais de germânio permitiu o alinhamento de diversas "sementes" de carbono, que, quando crescem, se juntam para formar um cristal homogêneo de grafeno.

Como o grafeno não adere ao germânio, ele é transferido para uma pastilha de silício, enquanto o germânio é reaproveitado para fazer novos cristais.

"Este é um dos avanços mais significativos nas pesquisas com grafeno na história. Esperamos que esta descoberta acelere a comercialização do grafeno, o que poderia alavancar a próxima era da tecnologia da eletrônica de consumo," disse a Samsung em nota.

Fonte: Brasil Mineral

Brasil amplia pesquisas sobre grafeno

O centro MackGraphe recebeu investimentos de mais de R$ 100 milhões e é o primeiro do gênero na América Latina.[Imagem: Mackenzie/Divulgação]

Centro de pesquisas sobre grafeno

Doze anos depois da descoberta do grafeno, diversos países continuam na corrida para conseguir produzir em grande escala e alta qualidade o material obtido do grafite.

Com potencial para inúmeras aplicações, da tecnologia atual a novas tecnologias disruptivas, o material ainda sofre com a dificuldade de fabricação em escala industrial.

O Brasil está se juntando a esse esforço com a inauguração do Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias (MackGraphe), no campus da Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), em São Paulo.

O Centro recebeu investimentos de mais de R$ 100 milhões e é o primeiro do gênero na América Latina.

O grafeno e a molibdenita estão se juntado para criar uma nova indústria da eletrônica ultrafina. [Imagem: ORNL]

Janela de oportunidade do grafeno

Um dos objetivos será aproximar o MackGraphe do setor industrial, com vistas a dominar a cadeia de processamento do grafeno e desenvolver inovações a partir do material no prazo de cinco anos - o período estimado da janela de oportunidade para desenvolver ciência e tecnologia do grafeno.

#Segundo os pesquisadores da área, o Brasil tem grandes chances de explorar essa janela de oportunidade, uma vez que possui uma das maiores reservas de grafite (a matéria-prima do grafeno) no mundo, cujo quilo custa US$ 1 e dele pode-se extrair 150 gramas de grafeno, comercializados a US$ 15 mil.

Além disso, a cadeia industrial do grafeno no mundo ainda não está estabelecida. Ao contrário do silício, que já possui uma cadeia industrial estabelecida no mundo e na qual o Brasil não conseguiu se inserir, a do grafeno só está no começo.

"O grafeno representa uma grande oportunidade para o Brasil justamente porque está no início. Se esperar demais e não participarmos dessa corrida, outros países irão desenvolver tecnologias a partir do grafeno, teremos que pagar royalties para usá-las e perderemos a oportunidade de dividir a riqueza que esse material vai gerar", afirmou Antônio Hélio de Castro Neto.

Atualmente na Universidade de Cingapura, Castro Neto, considerado uma das maiores autoridades mundiais na área, trabalhou com Andre Geim, um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2010 por sua pesquisa sobre o grafeno, já tendo participado de vários estudos importantes na área do grafeno: 

"Há milhares de cientistas no mundo inteiro buscando aplicações das mais diversas para o grafeno, como para transistores, métodos de análise de DNA, baterias e materiais compostos. Há mais de 10 mil patentes relacionadas a aplicações registradas", disse Andre Geim, que esteve no Brasil para participar da inauguração do MackGraphe.

A família inaugurada pelo grafeno agora já inclui molibdenita, fosforeno, estaneno, germaneno, siliceno e até um pentagrafeno. [Imagem: Cortesia Universidade de Basel]

Grafeno industrial

Com uma área superior a 4 mil metros quadrados à disposição, distribuídos em nove pavimentos, a equipe do Centro irá explorar as propriedades do grafeno e de outros materiais bidimensionais ou unidimensionais - formados por camadas planas e simples de átomos ou moléculas -, com vistas a aplicações na indústria.

Para isso, conta com laboratórios e equipamentos de ponta e uma equipe de 15 pesquisadores, de quatro nacionalidades, especialistas em produção e caracterização do grafeno para aplicação industrial.

"O MackGraphe terá o objetivo de fazer pesquisa com uma visão de engenharia aplicada e, para isso, será essencial termos uma forte interação com o setor produtivo," disse Eunézio Antônio Thoroh de Souza, coordenador do Centro.

Inicialmente, a interação do Centro com o setor produtivo se concentrará nas áreas de fotônica, energia e compósitos (combinação de materiais diferentes, como o grafeno com um polímero) -, nas quais já há um número expressivo de empresas atuantes no país.

A ideia, contudo, é expandir a interação com outros setores, como o de agropecuária, em que o Brasil se destaca como um grande exportador, afirmaram representantes da instituição.

"Não queremos ficar presos a essas três áreas [fotônica, energia e compósitos]. Vamos conversar com empresas de outros setores, como do agronegócio, e buscar a autossustentabilidade do MackGraphe," disse Maurício Melo de Meneses, presidente do Instituto Presbiteriano Mackenzie, mantenedor da universidade.

Fonte: CPRM

Agromineração: Plantas acumulam metais em teores altíssimos

As plantas hiperacumuladoras parecem ter uma preferência especial pelo níquel. [Imagem: Antony van der Ent et al. - 10.1021/es506031u]

Plantas hiperacumuladoras

As plantas gostam muito de alguns elementos químicos, como nitrogênio, fósforo e potássio (NPK), mas tipicamente não se dão bem com metais como o níquel ou o tálio, principalmente em altas concentrações.

No entanto, em 1976, um grupo de quatro pesquisadores da Universidade de Queensland, na Austrália, descobriu que uma pequena árvore, a Sebertia acuminata, nativa da ilha de Nova Caledônia, era uma "hiperacumuladora" de metais, contendo uma altíssima concentração de níquel em sua resina.

Desde então, 65 plantas hiperacumuladoras foram documentadas na Nova Caledônia, 130 em Cuba, 59 na Turquia e números menores no Brasil, Malásia, Indonésia, Filipinas e vários outros países.

Agora, um grupo liderado por dois dos autores da descoberta original fez um resumo desse que se tornou um florescente campo de pesquisas. Eles contaram 2.829 artigos científicos com o termo "hiperacumulador" publicados desde então, mostrando que essas plantas amantes de metais se tornaram bem mais do que uma curiosidade científica.

Destacam-se dois fortes interesses práticos: a biorremediação - a extração de metais contaminantes do solo e de rejeitos industriais - e a biomineração - o uso das plantas e bactérias para coletar minerais e elementos químicos de interesse comercial. Para o caso específico das plantas, a maioria dos pesquisadores prefere usar os termos agromineração ou fitomineração.

Já existem vários testes para uso das "plantas metálicas" na recuperação de solos ou no cultivo em áreas pobres para outras culturas, mas com solos ricos em metais. [Imagem: Antony van der Ent et al. - 10.1021/es506031u]

Biomineração

Cada planta hiperacumuladora de metais tem seu próprio metal de preferência, mas o níquel vem despontando nas preferências dos pesquisadores porque as plantas parecem gostar particularmente dele.

A concentração de níquel nos biominérios extraídos das hiperacumuladoras varia entre 10% e 25% em peso (metal contido), altíssima em comparação com os minérios explorados pela mineração tradicional, que não passam de 1,5%. Se a biomassa das plantas for queimada antes da extração, o conteúdo de níquel pode chegar a 30%.

Além disso, o biominério está livre de silicatos de ferro e manganês, que aumentam o custo de extração do metal.

Uma planta em particular, a Pycnandra acuminata, produz um látex de cor azul-esverdeada que apresenta uma concentração de até 25% de níquel. Isso potencialmente dá a esse látex um valor bem mais elevado do que o látex extraído para a produção de borracha, por exemplo.

Antony van der Ent e seus colegas acreditam que essa árvore de grande porte possa ser usada também para limpar solos contaminados ou permitir que terras pobres em nutrientes voltem a ser férteis.

Microscopia de fluorescência de raios X das cápsulas de sementes da planta hiperacumuladora de níquel Alyssummurale. A cor vermelha mostra sua estrutura, a cor verde mostra cálcio e o azul mostra o níquel. [Imagem: Antony van der Ent]

Agromineração

Outros pesquisadores envolvidos com a agromineração também já identificaram plantas afeitas a outros metais, incluindo o cobalto, com algumas aplicações práticas já em estudos.

"Existem aplicações de fitoextração para uma variedade de outros elementos para os quais plantas hiperacumuladoras são conhecidas, incluindo selênio, tálio e manganês, ou para remediação de solos poluídos por arsênico-cádmio ou selênio," escrevem Tanguy Jaffré e seus colegas - Jaffré também participou da descoberta original das hiperacumuladoras, nos anos 1970.

Uma abordagem particularmente promissora para a agromineração, segundo a equipe, consistirá em selecionar as plantas mais adequadas para o clima de regiões onde já é feita a mineração tradicional de determinados metais.

As plantas seriam então cultivadas nos rejeitos da mineração - em lugar de deixá-los acumulados ou depositados em barragens - ou nas áreas no entorno das minas, onde a concentração de metal no minério não é alta o suficiente para justificar sua extração pelos métodos convencionais.

Fonte: Inovação Tecnológica 

Origem secreta das Esmeraldas

Uma cuidadosa análise de algumas das esmeraldas mais famosas do mundo mostrou que pedras preciosas também têm histórias secretas. Três das pedras pertencentes à coleção de uma antiga família são originárias da Colômbia, de onde teriam sido retiradas no século XVI e não teriam pertencido, como contava a lenda, a Alexandre, o Grande.

Admirado por mais de 4.000 anos, o verde profundo das esmeraldas tem sido símbolo de imortalidade e juventude. Essas gemas foram admiradas pelos egípcios e romanos: o Imperador Nero observava os gladiadores através de uma lente de esmeraldas. Mas a história de muitas das melhores gemas do mundo freqüentemente se transforma em mitos e é muito difícil de mapear. Isso levou um grupo de pesquisadores da França e da Colômbia a utilizar as mais modernas técnicas para determinar a origem de nove das mais famosas esmeraldas, que cobrem um período da ocupação romana da França até o século XVIII. O estudo envolveu a vaporização de uma porção microscópica de cada uma das pedras com um raio laser e, então, analisar os isótopos de oxigênio que foram liberados.

Composição e temperatura

Isótopos de oxigênio em gemas como as esmeraldas refletem a composição e temperatura dos fluidos que eventualmente se cristalizaram para formar a pedra, assim como a composição e temperatura das rochas que o fluido atravessou em seu caminho antes de sua consolidação como gema. Há uma estreita faixa desses isótopos para cada local onde as esmeraldas foram descobertas ao redor do mundo. Juntamente com outros aspectos mais tradicionais da gemologia, tais como propriedades óticas e a incrustração de outros materiais, os pesquisadores podem usar esses valores dos isótopos para apontar onde a esmeralda "nasceu". Os pesquisadores, liderados por Gaston Giuliani, dos Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento e o Centro de Pesquisas Petrográficas e Geoquímicas, em Vandoeuvre, na França, testaram pedras das principais minas de esmeralda de todo o mundo.

Principais surpresas

Eles descobriram que algumas esmeraldas muito antigas vêm de depósitos supostamente descobertos durante o século XX, mostrando que estas minas eram conhecidas desde o tempo dos romanos. Uma das grandes surpresas foi o número de gemas das minas colombianas. Estas esmeraldas somente foram comercializadas mundialmente após a invasão espanhola da América Latina, no século XVI. E mais, três das quatro maiores esmeraldas analisadas da coleção da família indiana Nizam, supostamente vindas de minas asiáticas perdidas, vieram realmente da Colômbia e não, como conta a lenda, de Alexandre, o Grande (ao redor do ano 300 A.C.).

Os pesquisadores agora planejam aplicar as mesmas técnicas para estudar os rubis. "Este tipo de análise era inicialmente uma pequena parte do nosso trabalho", disse Giuliani. "Mas vimos que, como geólogos trabalhando com gemas e gemólogos, nós podemos dar uma contribuição para o estudo do comércio e da história humana."

Pesquisa publicada no jornal Science.