Cristal possui memória sonora

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/10/2002

O niobato de lítio já é utilizado em dispositivos de telecomunicações e não é a primeira vez que se descobre coisas interessantes sobre este cristal.
[Imagem: Cortesia Crystal Technology Inc]

Memória sonora

O efeito piezoelétrico de cristais é amplamente conhecido pelos cientistas e utilizado pela indústria em uma vasta gama de produtos. Por esse efeito, quando um cristal recebe um impacto ele gera um campo elétrico. .

O inverso também é verdadeiro, com uma tensão elétrica aplicada no cristal gerando um impacto mecânico. Uma vez cessado o efeito externo, seja a tensão elétrica, seja o impacto mecânico, o efeito resultante também cessa imediatamente.

Agora, cientistas da Universidade de Mississipi (Estados Unidos) descobriram que um tipo muito especial de cristal, o niobato de lítio (LiNbO₃), possui memória sonora.

Ao "ouvir" um determinado som, o cristal permanece mudo durante alguns instantes, como seria de se esperar de qualquer rocha ou mineral. Mas, decorridos esses instantes, cuja duração depende da estrutura cristalina, a rede atômica do cristal, ele emite o som de volta.

Niobato de lítio

O niobato de lítio já é utilizado em dispositivos de telecomunicações. Não é a primeira vez que se descobre coisas interessantes sobre este cristal. Além de ser piezoelétrico, ele é também ferroelétrico.

A ferroeletricidade funciona como o ferromagnetismo. Após submetido a determinado tratamento térmico, uma barra de ferro passa a deter a propriedade do ferromagnetismo, ou seja, torna-se um imã. No caso da ferroeletricidade, o niobato de lítio é aquecido a uma determinada temperatura, a partir da qual ele começa a ser lentamente resfriado na presença de um campo elétrico. Quando totalmente resfriado, o cristal é então capaz de recriar o campo elétrico ao qual foi submetido, mesmo após a fonte original de eletricidade ter sido desligada.

Os átomos se alinham segundo "domínios" durante o processo de resfriamento. Esses domínios são os responsáveis pela "lembrança" do campo elétrico. O cristal todo é uma espécie de colcha de retalhos constituída por tais domínios.

Na experiência que agora foi conduzida pela equipe do professor Mack Breazeale, dois transdutores foram montados, tendo entre eles uma pastilha de niobato de lítio. O primeiro transdutor emite o som e o segundo mede o mesmo som. Quando o primeiro transdutor emite um tom, após um intervalo de 70 milisegundos, o cristal reemite o mesmo tom. As melhores respostas foram alcançadas na freqüência de 26 MHz.

Testes não destrutivos

Os pesquisadores acreditam que a memória sonora do cristal tenha relação com o efeito piezoelétrico. O cristal transforma as vibrações sonoras em ondas eletromagnéticas. Isso gera campos elétricos que liberam cargas no interior do cristal, movendo-as para as bordas dos domínios ferroelétricos.

Por alguma razão que os cientistas ainda não conseguem explicar, num determinado instante, como se fosse a energia acumulada em uma mola, tudo tende a voltar em marcha a ré. As cargas retornam aos seus pontos de origem fazendo com que o cristal volte a vibrar, reproduzindo o som original.

A nova propriedade agora descoberta irá permitir a avaliação da qualidade do cristal sem a necessidade de testes destrutivos. Atualmente utiliza-se raios X que, embora possuam boa resolução, não penetram profundamente nas amostras, sendo efetivo apenas para testes em amostras muito finas.

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