A cem anos do nascimento da Cristalografia

Aldo Felix Craievich

Instituto de Física, Universidade de São Paulo, Brasil

Resumo
O primero experimento de difração de raios X foi realizado por M. von Laue e colaboradores na Alemanha em 1912. Esse experimento permitiu demonstrar simultaneamente o caráter periódico da estrutura atômica dos materiais cristalinos e a natureza ondulatória dos raios X. Pouco tempo depois, em 1913 e 1914, experiências de difração de raios X realizadas na Inglaterra por W.H. e W.L Bragg conduziram às determinações das primeiras estruturas cristalinas. Pela importância pioneira deste conjunto de determinações cristalográficas quantitativas, considera-se a 1914 como o ano do nascimento da Cristalografia. Serão descritos alguns exemplos selecionados de pesquisas cristalográficas: (i) Descoberta das zonas de Guinier-Preston em ligas de alumínio (Guinier e Preston, 1938). (ii) Estabelecimento da estrutura helicoidal do ADN (Watson e Crick, 1953). (iii) Primeiras determinações das estruturas atômicas de proteínas (Kendrew et al, 1958, Perutz et al, 1960). (iv) Descoberta dos quase-cristais (Shechtman et al, 1984). (v) Obtenção e caracterização do grafeno (Geim, Novoselov et al, 2004). (vi) Algumas pesquisas recentes de estruturas e transformações estruturais de nanomateriais (quatum dots, filmes finos). O forte desenvolvimento da Cristalografia foi favorecido pelo uso de novos métodos computacionais e de fontes de raios X de potência crescente: tubos Coolidge (1915-...), síncrotrons (1970-...) e lasers de raios X (2011-...). Por outro lado, os desenvolvimentos recentes de novos dispositivos de óptica de raios X e de detetores eletrônicos 1D e 2D incrementaram sensivelmente a qualidade dos resultados e o leque de aplicações dos difratômetros de laboratórios clássicos. Pesquisas relacionadas com propriedades de novos nanomateriais com aplicações interessantes, cinéticas de reações e de processos, e aspectos dinâmicos de nano-estruturas representam hoje novos desafios para a Cristalografia. Para vencer esses desafios, desenvolvimentos de novos métodos computacionais e de fontes de raios X mais brilhantes (como, por exemplo, o novo síncrotron Sirius do LNLS, Campinas) se tornam necessários. Os conhecimentos precisos das propriedades estruturais da matéria - decorrentes das aplicações dos métodos cristalográficos - contribuíram fortemente aos múltiplos avanços fundamentais e tecnológicos que ocorreram durante os últimos cem anos, em física da matéria condensada, química dos sólidos, ciência dos materiais, geociências e biologia molecular.