Por meio de seus esforços de pesquisa, a equipe foi capaz de finalmente refutar uma suposição intuitiva de que, para que duas partículas de matéria se fundam e formem unidades maiores (ou seja, agregados ou aglomerados), elas devem ser atraídas uma pela outra.
Já na virada do século, uma equipe de físicos da matéria mole chefiada por Christos Likos, da Universidade de Viena, previu, com base em considerações teóricas, que esse não necessariamente precisa ser o caso. Eles sugeriram que partículas puramente repulsivas também poderiam formar aglomerados, desde que se sobreponham totalmente e que sua repulsão cumpra certos critérios matemáticos.
Desde então, novos trabalhos teóricos e computacionais têm demonstrado que, se comprimidos sob pressão externa, tais aglomerados desenvolvem ordem cristalina de forma semelhante aos materiais convencionais, como cobre e alumínio. Simplificando, uma ordem cristalina significa uma estrutura de rede periódica na qual todas as partículas têm posições fixas. Em contraste com os metais, no entanto, as partículas que formam os cristais do aglomerado são altamente móveis e saltam continuamente de um local da rede para o próximo. Isso dá a esses sólidos propriedades semelhantes às dos líquidos. Cada partícula será encontrada em algum ponto em cada local da rede.
Partículas com estrutura semelhante a pompom
Foi difícil produzir partículas que tivessem as características necessárias para a detecção de cristais de aglomerados. No entanto, Emmanuel Stiakakis de Forschungszentrum Jülich e seus colegas agora conseguiram atingir este objetivo em estreita colaboração com teóricos de Viena e químicos de polímeros de Siegen. Os pesquisadores foram capazes de produzir partículas híbridas com uma estrutura semelhante a um pompom. O núcleo dessas partículas é composto de polímeros orgânicos aos quais as moléculas de DNA estão ligadas e que se projetam em todas as direções como os fios de um pompom. Esta estrutura permite que as moléculas sejam empurradas para dentro umas das outras e, assim, sejam suficientemente comprimidas. Ao mesmo tempo, a combinação de uma repulsão eletrostática de componentes de DNA carregados naturalmente e uma interação fraca de polímeros no centro das construções garante a interação geral necessária.
“O DNA é particularmente adequado para nossas intenções, uma vez que pode ser montado com relativa facilidade na forma e tamanho desejados devido ao mecanismo de emparelhamento de base Watson-Crick. Em combinação com núcleos de polímero, a forma e a repulsão das partículas híbridas podem ser finas variações diferentes e ajustadas podem ser produzidas com relativa rapidez “, explica Stiakakis, que conduz pesquisas no Instituto de Processamento de Informações Biológicas de Forschungszentrum Jülich. O físico com doutorado. no campo da físico-química, há muito tempo usa essas moléculas de hélice para investigar aspectos da matéria mole que se auto-organiza.
“Depois de extensos esforços e aplicando vários métodos experimentais, incluindo síntese bioquímica e caracterização, bem como espalhamento de raios-X e espalhamento de luz, agora fomos capazes de trazer uma pesquisa de mais de 20 anos por cristais de aglomerados a uma conclusão bem-sucedida.” diz um Likos encantado. O físico teórico da Faculdade de Física da Universidade de Viena agora antecipa a descoberta de outros estados complexos da matéria, que serão formados pelos novos agregados macromoleculares.
Publicado em 12/12/2021 12h10
Artigo original:
Estudo original: