Os quasicristais - que parecem ser contra a natureza, dado não serem periódicos, já imaginados por matemáticos, representados em mesquitas medievais e até na natureza - valem hoje um prêmio Nobel a seu descobridor, o israelita Daniel Shechtman. Por quê? Porque permitem predizer materiais com propriedades inéditas.

Com um ordenamento como aquele de um cristal, mas sem jamais se repetir: a estrutura da liga de alumínio e de magnésio colocou em evidência, em 1982, Daniel Schechtman, pesquisador do Technion (Instituto Israelita de Tecnologia), não lembra nada de conhecido e, até mesmo, parece contradizer as leis da cristalografia. Isto porque há mais de um século e graças aos trabalhos de Arthur Moritz Schönflies, dispomos de um modelo para predizer se uma estrutura cristalina é possível ou não. E essa, com uma simetria de ordem 5, não fazia parte da lista das possíveis... Durante dois anos, o químico israelense buscara explicar essa anomalia, sem conseguir. Conclusão: havia nisso alguma coisa de novo e de inexplicável, daí, de apaixonante!

Logo ficou claro que esse arranjo de átomos quase regular, mas que não se repete, correspondia a um objeto matemático conhecido, rastreado em 1979 pelo físico inglês Roger Penrose. Este especialista em Relatividade demonstrou naquele ano que a "pavimentação" de um plano pode não ser periódica, logo, não pode ser repetida infinitamente.

A "pavimentação" de um plano não periódico imaginado por Penrose em 1979. Há alguma coisa de regular, mas não se repete. Observe-se a simetria de ordem 5.

Créditos: Ianiv Schweber.

Tratamentos de superfícies e eletrônica exótica

Nos anos que se seguiram à descoberta de Schechtman, numerosos cientistas se lançaram sobre este terreno virgem e esmiuçaram os aspectos teóricos e práticos. Batizado quasicristal, para cristal quase periódico, esta nova ordem geométrica mostrou que devia conter em si propriedades mecânicas e elétricas não habituais.

Em seguida, tal ordem geométrica foi encontrada em outras ligas, de alumínio, em sua maioria, e até em um mineral natural, em 2009. Em 2007, Peter J. Lu e Paul Steinhardt mostraram que estes arranjos quase periódicos se encontram entre as decorações de mesquitas que datam do período medieval.

"Pavimentação" não periódica real da mesquita Darb-i Imam, em Ispahan, no Irã, construída em 1453.

Créditos: Peter J. Lu / NY Times.

Materiais do futuro, provavelmente

Como crescem os quasicristais? Que propriedades têm eles? Numerosas equipes científicas continuam buscando respostas a estas questões. Alguns segredos do crescimento destes cristais foram levantados somente em 2009, por uma equipe americana dirigida por Dmitri Talapin. No que diz respeito ao aspecto mecânico, os quasicristais se caracterizam por uma grande dureza, próxima àquela dos aços, por uma resistência ao uso por fricção e por uma excelente resistência mecânica ao calor.

Nanopartículas se juntam para formar estruturas semelhantes àquelas dos quasicristais. O crescimento de tal estrutura irregular se opera necessariamente de modo diferente daquele de um verdadeiro cristal.

Créditos: Dmitri Lalapin / University of Chicago.

No plano das propriedades elétricas, têm porque surpreender, dado apresentarem uma grande resistividade, apesar de seus componentes serem todos excelentes condutores. Quem teria imaginado resistência elétrica no alumínio? Do isolamento térmico aos tratamentos de superfície, passando por componentes eletrônicos exóticos, as potenciais aplicações dos quasicristais parecem variadas, numerosas e promissoras.

Todas as estruturas provavelmente não, mas, a exemplo da supracondutividade, as redes cristalinas quase periódicas far-se-ão, certamente, presente na indústria das próximas décadas. O prêmio Nobel de química, recompensando uma descoberta de 1982, recompensa também uma inovação de futuro brilhante.

Futura Sciences (Tradução - MIA).

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