Uma equipe da University of Colorado Boulder projetou novos tipos de cristais la­quidos que espelham as estruturas complexas de alguns cristais sãolidos - um grande passo a  frente na construção de materiais fluidos que podem corresponder a  diversidade colorida de formas vistas em minerais e pedras preciosas, de lazulita a topa¡zio.

As descobertas do grupo, publicadas hoje na revista Nature , podem 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.

Os resultados se resumem a uma propriedade dos cristais sãolidos que seráfamiliar a muitos químicos e gemologistas: simetria.

Ivan Smalyukh, professor do Departamento de Fa­sica 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 a¡tomos internos. Em outras palavras, de quantas maneiras vocêpode colocar um espelho imagina¡rio dentro de um cristal ou gira¡-lo e ainda ver a mesma estrutura? Pense neste sistema de classificação como os 32 sabores de Baskin-Robbins, mas para minerais.

Atéo momento, no entanto, os cientistas não foram capazes de criar cristais la­quidos - materiais fluidos encontrados na maioria das tecnologias de display modernas - que vão com esses mesmos sabores.

"Na³s sabemos tudo sobre todas as possa­veis simetrias de cristais sãolidos que podemos fazer. Existem 230 deles", disse Smalyukh, autor saªnior do novo estudo que também émembro do Instituto de Energia Renova¡vel e Sustenta¡vel (RASEI) da CU Pedregulho. "Quando se trata de cristais la­quidos nema¡ticos, o tipo na maioria das telas, temos apenas alguns que foram demonstrados atéagora."

Isto anã, atéagora.

Em suas últimas descobertas, Smalyukh e seus colegas descobriram uma maneira de projetar os primeiros cristais la­quidos que se assemelham aos cristais monoclínicos e ortorra´mbicos - duas das sete classes principais de cristais sãolidos. As descobertas, disse ele, trazem um pouco mais de ordem ao mundo caa³tico dos fluidos.

"Existem muitos tipos possa­veis de cristais la­quidos, mas, atéagora, muito poucos foram descobertos", disse Smalyukh. "Essa éuma a³tima nota­cia para os alunos porque hámuito mais para descobrir."

Para entender a simetria nos cristais, primeiro imagine seu corpo. Se vocêcolocar um espelho gigante no meio do rosto, vera¡ um reflexo que se parece (mais ou menos) com a mesma pessoa.

Os cristais sãolidos tem propriedades semelhantes. Cristais caºbicos, que incluem diamantes e pirita, por exemplo, são feitos de a¡tomos dispostos na forma de um cubo perfeito. Eles tem muitas operações de simetria.

"Se vocêgirar esses cristais em 90 ou 180 graus em torno de muitos eixos especiais, por exemplo, todos os a¡tomos permanecem nos lugares certos", disse Smalyukh.

Mas também existem outros tipos de cristais. Os a¡tomos dentro dos cristais monoclínicos, que incluem gesso ou lazulita, são dispostos em uma forma que se parece com uma coluna inclinada. Vire ou gire esses cristais o quanto quiser e eles ainda tera£o apenas duas simetrias distintas - um plano de espelho e um eixo de rotação de 180 graus, ou a simetria que vocêpode 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".

Cristais la­quidos tradicionais, entretanto, não exibem esses tipos de estruturas complexas. Os cristais la­quidos mais comuns, por exemplo, são feitos de pequenas moléculas em forma de bastonete. Sob o microsca³pio, eles tendem a se alinhar como macarra£o seco jogado em uma panela, disse Smalyukh.

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

Ele e seus colegas queriam ver se podiam mudar isso. Para comea§ar, a equipe misturou dois tipos diferentes de cristais la­quidos. A primeira era a classe comum composta de moléculas em forma de bastonete. O segundo era feito departículas em forma de discos ultrafinos.

Quando os pesquisadores os reuniram, eles notaram algo estranho: sob as condições certas no laboratório, esses dois tipos de cristais empurravam e apertavam um ao outro, mudando sua orientação e disposição. O resultado final foi um fluido nema¡tico de cristal la­quido com simetria que se parece muito com a de um cristal monocla­nico sãolido. As moléculas internas exibiam alguma simetria, mas apenas um plano de espelho e um eixo de rotação de 180 graus.

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

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

E as criações da equipe são dina¢micas: se vocêaquecer ou resfriar os cristais la­quidos, por exemplo, podera¡ transforma¡-los em um arco-a­ris de estruturas diferentes, cada uma com suas propriedades, disse Haridas Mundoor, principal autor do novo artigo . Isso émuito útil para engenheiros.

"Isso oferece diferentes caminhos que podem modificar as tecnologias de exibição, o que pode aumentar a eficiência energanãtica no desempenho de dispositivos como telefones inteligentes", disse Mundoor, um associado de pesquisa de pa³s-doutorado na CU Boulder.

Ele e seus colegas ainda estãolonge de fazer cristais la­quidos que podem replicar todo o espectro de cristais sãolidos. Mas o novo jornal os deixa mais pra³ximos do que nunca - uma boa nota­cia para os fa£s de coisas brilhantes em todos os lugares.