Nanotecnologia

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Cristal mais complexo do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/01/2015

Esta é simulação computadorizada do quasicristal icosaédrico, um cristal com 20 faces com aplicações promissoras em fotônica. [Imagem: Michael Engel]

Simetria icosaédrica

Pesquisadores da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, conseguiram calcular a mais complexa estrutura de um cristal já feita até hoje.

A simulação chegou a um quasicristal icosaédrico - um cristal com 20 faces.

Apesar de o cristal parecer belo e homogêneo, na verdade suas estruturas elementares nunca se repetem.

Ainda assim, o cristal é simétrico quando rotacionado, uma propriedade chamada simetria icosaédrica, frequentemente encontrada em escalas muito pequenas, como na carapaça de vírus ou nas moléculas de fulerenos C60.

"Um quasicristal icosaédrico é uma maneira que a natureza tem de alcançar a simetria icosaédrica. Isto somente é possível abrindo mão da periodicidade, ou seja, da ordem pela repetição. O resultado é uma estrutura muito complicada," disse Michael Engel, membro da equipe.

Aplicações fotônicas

Há um interesse especial na simetria icosaédrica porque ela permite que os materiais com essa estrutura cristalina adquiram um hiato de energia (bandgap) fotônico, que emerge quando o espaçamento entre as partículas é similar ao do comprimento de onda da luz

Materiais assim são capazes de capturar e direcionar a luz vinda de qualquer direção, o que é altamente desejável para o desenvolvimento de processadores fotônicos, nos quais a eletricidade é substituída pela luz.

"Se os quasicristais icosaédricos puderem ser feitos a partir de partículas nas dimensões nano e micro eles poderão ser úteis em uma variedade de aplicações, incluindo as comunicações, as telas e até mesmo em camuflagens de invisibilidade," disse Sharon Glotzer, orientadora da equipe.

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Tarefa árdual

Agora que demonstraram no simulador que é possível construir esses cristais, restará descobrir técnicas de automontagem que permitam a construção de quasicristais icosaédricos na prática.

Os quasicristais valeram o Prêmio Nobel de Química ao seu descobridor em 2011, em um dos mais momentosos episódios da ciência recente, quando um pesquisador chegou a ser desprezado por seus pares por uma descoberta radical demais.

Bibliografia:

Computational self-assembly of a one-component icosahedral quasicrystal
Michael Engel, Pablo F. Damasceno, Carolyn L. Phillips, Sharon C. Glotzer
Nature Materials
Vol.: 14, 109-116
DOI: 10.1038/nmat4152