Cristais inusitados têm formato e flexibilidade de uma mola

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 28/10/2026

Imagens dos cristais, estrutura das moléculas originais e sua estrutura cristalina.
[Imagem: Yuzuki Murata et al. – 10.1002/anie.7959451]

Cristal mola

Os cristais geralmente são objetos rígidos, com faces planas, arestas retas e cheios de extremidades pontiagudas.

Mas agora pesquisadores japoneses criaram um cristal poroso que cresce formando uma hélice, semelhante a uma mola. E esse cristal inusitado ainda pode mudar de forma, bastando adicionar um solvente, cujas moléculas entram e saem dos seus espaços internos.

Já se sabia da existência de cristais helicoidais, ou torcidos, em alguns materiais orgânicos, mas em materiais porosos eles só haviam aparecido em feixes ou agregados, e muito pequenos. Isso vinha dificultando entender como o arranjo interno de um cristal pode influenciar sua forma geral.

Yuzuki Murata e colegas da Universidade de Osaka resolveram o enigma partindo de uma molécula orgânica à base de pireno, e então alteraram as condições de sua cristalização. A 60 °C, o material formou cristais retos, em forma de agulha. Então, a 120 °C, quando o solvente evaporou mais rapidamente, formaram-se os tão esperados cristais helicoidais.

Curiosamente, ambas as formas cultivadas – retas e em formato de mola – possuem essencialmente a mesma estrutura interna porosa. Os pesquisadores propõem que, durante o rápido crescimento dos cristais, pequenas irregularidades no arranjo molecular podem ficar aprisionadas e causar um crescimento desigual, produzindo a forma helicoidal, mas esse mecanismo precisará ser confirmado em experimentos específicos.

Mecanismo de formação dos cristais helicoidais (em cima), comportamento de estiramento dos cristais helicoidais durante o aquecimento (abaixo à esquerda) e modulação da cor e morfologia da fluorescência por dopagem com múltiplos componentes (abaixo à direita).
[Imagem: Yuzuki Murata et al. – 10.1002/anie.7959451]

Cristais helicoidais

Os cristais helicoidais apresentam uma área superficial de 1.185 m² por grama, refletindo sua alta porosidade, e mantêm sua estrutura porosa mesmo quando aquecidos acima de 300 °C.

E o cristal helicoidal não é totalmente rígido. Quando as moléculas de solvente são removidas dos poros, as hélices se afrouxam e se estendem; mas basta reintroduzir o solvente que elas se contraem ligeiramente. Ou seja, o cristal não apenas se parece com uma mola, ele se comporta como uma mola.

Essa combinação de porosidade e mudança de forma pode permitir o desenvolvimento de materiais em microescala que se movam em resposta a substâncias químicas, ou materiais que organizem moléculas e íons ao longo de trajetórias helicoidais.

“Essa descoberta derrubou nossa suposição de que os cristais devem ser rígidos e retos. Combinando resultados experimentais com resultados computacionais, conseguimos propor como esses cristais helicoidais podem se formar,” resumiu o professor Ichiro Hisaki.

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