p Uma equipe da University of Colorado Boulder projetou novos tipos de cristais líquidos que refletem as estruturas complexas de alguns cristais sólidos - um grande passo à frente na construção de materiais fluidos que podem combinar com a diversidade colorida de formas vistas em minerais e pedras preciosas, da lazulite ao topázio. p As descobertas do grupo, publicado hoje no jornal Natureza , pode um dia levar a novos tipos de janelas inteligentes e telas de televisão ou computador que podem dobrar e controlar a luz como nunca antes.

p Os resultados se resumem a uma propriedade dos cristais sólidos que será familiar a muitos químicos e gemologistas:simetria.

p Ivan Smalyukh, um professor do Departamento de Física da CU Boulder, explicou que os cientistas categorizam todos os cristais conhecidos em sete classes principais, além de muitas outras subclasses - em parte com base nas "operações de simetria" de seus átomos internos. Em outras palavras, de quantas maneiras você pode colocar um espelho imaginário dentro de um cristal ou girá-lo e ainda ver a mesma estrutura? Pense neste sistema de classificação como os 32 sabores de Baskin-Robbins, mas para minerais.

p A data, Contudo, os cientistas não foram capazes de criar cristais líquidos - materiais fluidos encontrados na maioria das tecnologias de display modernas - que vêm com esses mesmos sabores.

p "Nós sabemos tudo sobre todas as simetrias possíveis de cristais sólidos que podemos fazer. Existem 230 deles, "disse Smalyukh, autor sênior do novo estudo, que também é membro do Instituto de Energia Renovável e Sustentável (RASEI) em CU Boulder. "Quando se trata de cristais líquidos nemáticos, o tipo na maioria das telas, temos apenas alguns que foram demonstrados até agora. "

p Isso é, até agora.

p Em suas últimas descobertas, Smalyukh e seus colegas descobriram uma maneira de projetar os primeiros cristais líquidos que se assemelham aos cristais monoclínicos e ortorrômbicos - duas das sete classes principais de cristais sólidos. As evidências, ele disse, trazer um pouco mais de ordem ao mundo caótico dos fluidos.

p "Existem muitos tipos possíveis de cristais líquidos, mas, até aqui, muito poucos foram descobertos, "Smalyukh disse." Essa é uma ótima notícia para os alunos porque há muito mais para descobrir. "

p Simetria em ação

p Para entender a simetria em cristais, primeiro imagine seu corpo. Se você colocar um espelho gigante no meio de seu rosto, você verá um reflexo que se parece (mais ou menos) com a mesma pessoa.

p Os cristais sólidos têm propriedades semelhantes. Cristais cúbicos, que incluem diamantes e pirita, por exemplo, são constituídos por átomos dispostos na forma de um cubo perfeito. Eles têm muitas operações de simetria.

p "Se você girar esses cristais em 90 ou 180 graus em torno de muitos eixos especiais, por exemplo, todos os átomos ficam nos lugares certos, "Smalyukh disse.

p Mas existem outros tipos de cristais, também. Os átomos dentro dos cristais monoclínicos, que incluem gesso ou lazulite, são organizados em uma forma que se parece com uma coluna inclinada. Vire ou gire esses cristais o quanto quiser, e eles ainda têm apenas duas simetrias distintas - um plano de espelho e um eixo de rotação de 180 graus, ou a simetria que você pode ver girando um cristal em torno de um eixo e observando que ele parece o mesmo a cada 180 graus. Os cientistas chamam isso de estado de "baixa simetria".

p Cristais líquidos tradicionais, Contudo, não exibem esses tipos de estruturas complexas. Os cristais líquidos mais comuns, por exemplo, são feitos de pequenas moléculas em forma de bastonete. Sob o microscópio, eles tendem a se alinhar como macarrão seco jogado em uma panela, Smalyukh disse.

p "Quando as coisas podem fluir, geralmente não exibem essas simetrias baixas, "Smalyukh disse.

p Pedido em líquidos

p Ele e seus colegas queriam ver se podiam mudar isso. Começar, a equipe misturou dois tipos diferentes de cristais líquidos. A primeira era a classe comum composta de moléculas em forma de bastonete. O segundo era feito de partículas em forma de discos ultrafinos.

p Quando os pesquisadores os reuniram, eles notaram algo estranho:sob as condições certas no laboratório, esses dois tipos de cristais empurram e apertam um ao outro, mudando sua orientação e disposição. O resultado final foi um fluido de cristal líquido nemático com simetria que se parece muito com a de um cristal monoclínico sólido. As moléculas dentro exibiam alguma simetria, mas apenas um plano de espelho e um eixo de rotação de 180 graus.

p O grupo havia criado, em outras palavras, um material com as propriedades matemáticas de um cristal de lazulita ou gesso - mas o seu poderia fluir como um fluido.

p "Estamos fazendo uma pergunta muito fundamental:quais são as maneiras pelas quais você pode combinar ordem e fluidez em um único material?" Smalyukh disse.

p E, as criações da equipe são dinâmicas:se você aquecer ou resfriar os cristais líquidos, por exemplo, você pode transformá-los em um arco-íris de estruturas diferentes, cada um com suas próprias propriedades, disse Haridas Mundoor, autor principal do novo artigo. Isso é muito útil para engenheiros.

p "Isso oferece diferentes caminhos que podem modificar as tecnologias de exibição, o que pode aumentar a eficiência energética no desempenho de dispositivos como smartphones, "disse Mundoor, um associado de pesquisa de pós-doutorado na CU Boulder.

p Ele e seus colegas ainda estão longe de fazer cristais líquidos que podem replicar todo o espectro de cristais sólidos. Mas o novo jornal os deixa mais próximos do que nunca - uma boa notícia para os fãs de coisas brilhantes em todos os lugares.