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Nano Flores de Cristal e O Futuro da Química Arquitetônica

Uma combinação de químicos pode criar belos e hipnotizantes jardins microscópicos
15.7.14

Ser um humano é, em parte, viver sabendo que, às vezes, ver não é o único caminho para crer. Por séculos a fio, os cientistas enfrentaram os nebulosos desafios apresentados pelo invisível através de rigorosos experimentos em escalas exponencialmente menores. É exatamente este jogo de conquista no estilo gato e rato que forneceu muitos dos fundamentos nos quais a ciência moderna se baseia. Para descobrir as células, por exemplo, os cientistas Robert Hooke e Antonie van Leeuwenhoek construiram seus próprios microscópios para investigar esses minúsculos universos. Da mesma forma, para examinar os mundos das bactérias e micróbios, em 1931, os físicos alemães Max Knoll e Ernst Ruska construiram o primeiro protótipo do microscópio eletrônico.

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Hoje, a ciência está ampliando os limites do que podemos ver, não apenas usando o microscópio eletrônico em seu máximo potencial, mas criando arte sob ele. Usando combinações de elementos químicos, refinadas técnicas de laboratório e as mais avançadas tecnologias ópticas, dois cientistas de Harvard começaram a criar complexas estruturas de cristal que se parecem muito com delicadas flores orgânicas a desabrochar.

Para fazer nosso documentário sobre as nano flores de cristal, encontramos com o pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Harvard e eficaz quimio-“botanista”, Wim Noorduin, e com a professora de química de Harvard Joanna Aizenberg.

“Ao longo dos últimos três anos, eu tenho buscado formas de criar estruturas minúsculas a partir da manipulação das condições do ambiente. Nesta pesquisa eu aprendi como combinar elementos químicos para esculpir o cristal enquanto ele está se desenvolvendo”, contou Noorduin ao Creators Project, no nosso documentário que pode ser visto acima. “Acho que é um objetivo fundamental tentar entender como podemos fazer estruturas de tamanha complexidade em uma escala realmente minúscula. E a partir daí ficaremos próximos de entender um pouco como a natureza cria essas estruturas fascinantes.”

Abaixo, as criações de laboratório de Noorduin, no estilo O Jardim Secreto:

É literalmente uma tentativa de fazer coisas a partir do nada. “Cada estrutura tem talvez o diâmetro de um fio de cabelo […] Os cristais são tão pequenos e unidos por este material amorfo que podemos criar basicamente qualquer forma”.

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“Para criar as estruturas, misturamos dois materiais básicos”, explicou Noorduin. “Logo que faço isso a reação começa, então esperamos duas horas. Agora podemos usar essas reações químicas para criar qualquer tipo de forma arbitrária que quisermos, e como já é possível criar uma flor como esta em duas horas, isso nos permite realizar muitos experimentos e aprender muito de maneira bem rápida”.

“Ao longo dos anos, tenho feito milhares dessas amostras, e tenho testado muitas maneiras de montar estruturas umas sobre as outras, e de esculpi-las enquanto estão crescendo”, continua Noorduin, referindo-se ao seu processo de tentativa e erro de misturar elementos químicos cristalizantes. “Eu notei, é claro, que em todos esses experimentos, algumas coisas simplesmente funcionam melhor esteticamente que outras. Foi assim que eu passei a desenvolver uma espécie de estilo no qual a maioria das estruturas começaram a parecer flores”.

Para Noorduin e companhia, essas descobertas sobre a arquitetura de nano cristais colocaram questões novas e sem paralelos tanto para químicos e físicos quanto para engenheiros refletirem. “É possível escrever uma mensagem em código morse em uma flor?”, ele pergunta. “Podemos encaixar um coral exatamente no topo de uma haste? Pra mim, a questão é sobre encontrar os limites, controlar o sistema e criar estruturas empolgantes”.

O Creators Project conversou também com Joanna Aizenberg, uma professora de química da Universidade de Harvard, e uma das maiores apoiadoras de Noorduin. Sobre a importância das nano flores de Noorduin, Aizenberg disse: “A ciência básica é crucial. Temos que compreender como e por que a coisas se formam. Como e por que o surgimento da forma leva a certas estruturas. Sem este entendimento básico, nós nunca estaremos aptos a construir profissionalmente as estruturas, os materiais e os sistemas complexos que podemos utilizar em aparelhos no futuro”.

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Aizenberg foi poética sobre a importância dessas minúsculas estruturas não soarem apenas científicas, mas também artísticas:

Uma coisa interessante desta interação foi a importância dada à beleza, ao valor artístico. Se estamos criando novas estruturas, novos materiais, é absolutamente crucial pensar sobre a aparência estética deles. […] Este é um sistema modelo. Não precisam ser estes materiais. É a simplicidade desta combinação que nos ajudará a entender o surgimento da forma, o surgimento da curvatura, o surgimento das arquiteturas hierárquicas complexas.

Imagine: esculturas criadas em laboratório com a complexidade individual de uma impressão digital. Nós vimos castelos construídos em um grão de areia, mas flores na face de uma moeda?

Há também muito a ser dito sobre o quão acessível é este seu procedimento recém-desenvolvido. “Muita coisa na ciência é feita com equipamentos muito caros. Acho que uma das coisas legais desta pesquisa é que você pode usar dois elementos químicos bem baratos, colocar eles juntos, e você já está fazendo ciência. Acho que isso mostra que ela pode ser acessível.” E o que faremos em seguida? Criaremos nano kits para crianças?

Talvez, mas Noorduin primeiro precisa parar de curtir tanto a sua pesquisa. “Faz três anos agora que venho investigando essas estranhíssimas listras brancas nas lâminas que medem só uma polegada ou algo assim. E em todas as vezes eu fico impressionado de ver que são um tipo de recife de corais no qual você mergulha logo que olha pelo microscópio”, ele se lembrou afetuosamente. “Percebo que eu muitas vezes me esqueço de tirar fotos porque simplesmente tenho vontade de observar mais e mais as amostras para descobrir novas estruturas e assim acabo me perdendo. Essas amostras têm seus mundos próprios”.

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Como estas delicadas micro obras de arte vêm sendo recebidas? “A recepção é bem ampla. Muitos cientistas acham este trabalho interessante, é claro, mas ele também interessa a pessoas comuns do mundo todo que ficam atraídas pelas formas; especialmente se você considerar que essas imagens passaram três anos apenas no meu computador, e então de repente um dia elas estão por toda a internet – isso é bem estranho pra mim”. Porém basta uma olhada no microscópio eletrônico e o motivo do sucesso deste projeto se torna claro, cristalino.

Um oferecimento especial de Noorduin: coloque seus óculos vermelho-e-azul e curta a algumas Nano Flores de Cristal em 3D:

As imagens são cortesia dos artistas.

Tradução: Stan Molina