p Duas novas técnicas, vídeo em tempo real de resolução atômica e confinamento cônico de nanotubos de carbono, permitem que os pesquisadores vejam detalhes nunca antes vistos sobre a formação de cristais. As observações confirmam previsões teóricas sobre como os cristais de sal se formam e podem informar teorias gerais sobre a maneira como a formação de cristais produz diferentes estruturas ordenadas de uma mistura química desordenada. p Os cristais incluem muitas coisas familiares, como flocos de neve, grãos de sal e até diamantes. Eles são arranjos regulares e repetitivos de moléculas constituintes que crescem de um mar caótico dessas moléculas. O processo de crescimento deste estado desordenado para um estado ordenado é conhecido como nucleação, e embora tenha sido estudado por séculos, os acontecimentos exatos no nível atômico nunca foram confirmados experimentalmente, até agora.

p Não é apenas o suficiente ser capaz de ver moléculas em nível atômico - essa capacidade está conosco há algumas décadas. O problema do crescimento de um cristal é, é um processo dinâmico e as observações de seu desenvolvimento são tão importantes quanto as observações de sua estrutura. Felizmente, pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Tóquio resolveram isso com sua técnica de microscopia eletrônica em tempo real com resolução atômica de uma única molécula, ou SMART-EM. Isso captura detalhes de processos químicos a 25 imagens por segundo.

p "Um dos nossos alunos de mestrado, Masaya Sakakibara, usou o SMART-EM para estudar o comportamento do cloreto de sódio (NaCl) - sal, "disse o professor assistente de projeto Takayuki Nakamuro." Para manter as amostras no lugar, usamos nanochifres de carbono com a espessura de um átomo, uma de nossas invenções anteriores. Com os vídeos impressionantes que Sakakibara capturou, notamos imediatamente a oportunidade de estudar os aspectos estruturais e estatísticos da nucleação do cristal com detalhes sem precedentes. "

p Nakamuro e sua equipe viram os vídeos que Sakakibara havia capturado e foram as primeiras pessoas a ver minúsculos cristais cubóides feitos de dezenas de moléculas de NaCl emergindo da mistura caótica de íons de sódio e cloreto separados. Imediatamente, eles notaram um padrão estatístico na frequência com que os cristais emergiram; seguia o que é conhecido como distribuição normal, que foi teorizado por muito tempo, mas só agora verificado experimentalmente.

p "O sal é apenas a nossa primeira substância modelo a investigar os fundamentos dos eventos de nucleação, "disse o professor universitário Eiichi Nakamura." O sal só se cristaliza de uma maneira. Mas outras moléculas, como carbono, pode se cristalizar de várias maneiras, levando a grafite ou diamante. Isso é chamado de polimorfismo e ninguém viu os primeiros estágios da nucleação que leva a ele. Espero que nosso estudo forneça o primeiro passo para a compreensão do mecanismo do polimorfismo. "

p A equipe não tem apenas diamantes em mente; polimorfismo no crescimento do cristal é um processo essencial na produção de alguns componentes farmacêuticos e eletrônicos também.