A cristalização é um processo químico muito básico:crianças em idade escolar podem testemunhar com seus próprios olhos. Mas os cientistas não tinham, até agora, foi capaz de observar este processo no nível molecular - isto é, o instante em que as moléculas superam suas tendências de flutuar individualmente em uma solução líquida e ocupam seu lugar na rede rígida de uma estrutura cristalina sólida. Pesquisadores do Instituto de Ciência Weizmann têm, pela primeira vez, observou diretamente o processo de cristalização no nível molecular, validando algumas teorias recentes sobre cristalização, além de mostrar que, se soubermos como o cristal começa a crescer, pode-se prever a estrutura final.

A pesquisa ocorreu no laboratório do Prof. Ronny Neumann do Departamento de Química Orgânica do Instituto Weizmann. Neumann explica que, para se ligar um ao outro, as moléculas devem superar uma barreira de energia:"A teoria predominante era que contatos casuais entre as moléculas levam à ligação, eventualmente criando pequenos aglomerados que se tornam núcleos para o crescimento de cristais maiores. Mas as moléculas, que se movem aleatoriamente na solução, deve ser alinhado corretamente para cristalizar. Nos últimos anos, os pesquisadores começaram a pensar que esse processo pode representar uma barreira de energia muito alta. "

Teorias propostas nas últimas décadas sugerem que, se as moléculas se reunissem em uma chamada fase densa, em que eles se agregam em um estado semelhante ao da sardinha - próximos, mas desorganizados - e então se cristalizam a partir deste estado, a barreira de energia seria menor. Para testar as teorias, Neumann e o estudante de doutorado Roy Schreiber criaram grandes, moléculas rígidas e as congelou no lugar em solução. Eles então colocaram a solução congelada sob um feixe de microscópio eletrônico que aqueceu a mistura apenas o suficiente para permitir algum movimento, e, portanto, as interações entre as moléculas. Ajustar a composição da solução pela adição de íons diferentes permitiu aos cientistas produzir cristalização com e sem fases densas; pela primeira vez, auxiliado pelos drs. Lothar Houben e Sharon Wolf da Unidade de Microscopia Eletrônica, eles foram capazes de observar fases densas se formando e posteriormente se transformando em núcleos de cristal.

Enquanto ambos os estados produziram cristais, os resultados experimentais mostraram que quando fases densas se formam, a barreira de energia para a formação de um arranjo cristalino de moléculas é, como a teoria previu, diminuir.

Os cientistas também descobriram que o crescimento decorrente de fases densas resulta em maiores, núcleos de cristal mais estáveis. Além disso, eles descobriram que o arranjo das moléculas em cristais totalmente crescidos, que eles determinaram por cristalografia de raios-X com a ajuda do Dr. Gregory Leitus do Chemical Research Support, estava em boa concordância com a dos pequenos agrupamentos de apenas algumas moléculas nos núcleos originais. "Isso significa que as forças e fatores que determinam o processo são constantes ao longo do crescimento do cristal, "diz Neumann.

"Nós realmente observamos um evento elementar no mundo da química, "diz Neumann." As descobertas também estão nos levando a novas investigações nesta área, olhando os efeitos e a importância das fases densas na reatividade química. "