Si pudieras echar un vistazo a nivel molecular de cualquier cosa en absoluto, qué elegirías? Tu comida favorita? Una pluma de pájaro? O tal vez incluso un fósil de dinosaurio?
Técnicas como la microscopía electrónica y la espectrometría de masas suelen ser la reserva de químicos analíticos y especialistas en control de calidad. Las suites de equipos de alta tecnología ayudan a estos científicos a identificar y entender sus muestras al nivel más fundamental. Pero estas poderosas herramientas también pueden proporcionar una ventana única en el trabajo interno del mundo cotidiano que nos rodea, si tan sólo pensamos en mirar.
Inspirados en peticiones inusuales e historias intrigantes, tres químicos analíticos comparten cómo las asociaciones con el público les han ayudado a revelar la extraordinaria química de los objetos ordinarios.
Bajo el microscopio
Compartir la alegría y la emoción de esta ciencia oculta fue la inspiración para Under the Microscope, una iniciativa lanzada por el Centro de Investigación de Nanoeses y Microescala (nmRC) en la Universidad de Nottingham en 2023. En lugar de adivinar lo que la gente podría estar interesada, pensamos por qué no sólo metafóricamente entregar las llaves al público? explica a Luke Norman, compañero de intercambio de conocimientos en el nmRC. Así que básicamente acabamos de preguntarle al público cada mes, qué le gustaría ver fotografiado por un microscopio electrónico?
La microscopía electrónica de escaneo (SEM) sondea la superficie 3D de objetos sólidos bombardeando muestras con electrones que luego se reflejan y recogen un detector. La técnica es similar a la microscopía de luz pero, debido a que la longitud de onda de un electrón es mucho más corta que la de un fotón visible, SEM resuelve la superficie con mucho mayor detalle, con los instrumentos de interpretación superior que alcanzan hasta un millón de veces de aumento. En este zoom extremo, incluso objetos familiares como hojas y arena se vuelven extraordinarios a medida que sus características estructurales minúsculas y extrañas se enfocan. Si sabes cómo es un objeto en la vida real, absolutamente no sabes cómo se ve en la microescala. Hay una verdadera curiosidad de la gente para ver eso, dice Norman.
Desde su creación en marzo de 2023, Under the Microscope ha analizado más de 30 objetos ordinarios, que van desde escalas de lagarto, pan sin gluten e incluso un manuscrito del siglo XIV completo con ácaro polvoriento. Se invita al público a sugerir cualquier objeto sólido, compartiendo una razón para su elección, y cada mes el equipo de Normans selecciona uno, publicando las imágenes en línea para que todos disfruten. Norman explica que el «Oh wow». y «Eso es muy raro». Las respuestas son exactamente el tipo de emoción que esperaba generar alrededor de la microscopía electrónica y el trabajo en el nmRC. El siguiente paso fue entonces traducir el proyecto en un formato adecuado para las escuelas.
Bajo el Microscope Live lanzado en enero de este año y recientemente terminó su primer ciclo de sesiones interactivas de divulgación, trabajando con niños de entre nueve y 18 años en Nottinghamshire para inspirar interés en temas de STEM. Durante tres sesiones, el equipo toma cinco o seis sugerencias de la clase – a menudo se relacionan con otros temas sobre el currículo de ese año – y realizar un análisis en vivo de las muestras elegidas a través de un enlace de vídeo, explicando simultáneamente el método y características interesantes revelados en la imagen de microescala. La microscopía abre ese mundo donde, sea lo que sea que estés estudiando -dijo el estomato de las hojas* puedes verlos en realidad», dice Norman. Es entonces mucho más fácil de entender que se retuercen las bocas en la parte posterior de las hojas que permiten que la hoja respire.
Sin embargo, las sugerencias hechas por los escolares sin duda presentaron más de un desafío para Norman a la hora de obtener muestras adecuadas, en particular una solicitud de diente de dinosaurio. Le compré el diente de dinosaurio a Amazon y estaba un poco preocupado de que iba a ser impreso en 3D. Pero en la sesión en vivo convertimos esa pregunta en una actividad divertida, dice. Hicimos análisis de composición química y encontramos calcio y muchos materiales diferentes allí, no sólo silicio, así que podríamos confirmar que era realmente real delante de los niños.
Ya sea que presenciar el mundo en microescala finalmente inspire a los estudiantes a seguir carreras de STEM o no, la parte más importante de la iniciativa siempre ha sido hacer que la ciencia sea divertida y accesible, dice Norman. El compromiso público es una oportunidad para educar a la gente, pero también es una oportunidad para que la gente se interese en una rama de la ciencia que tal vez nunca haya visto. Es simplemente genial conocer al público y lo que les interesa.
Espectrometría de masas
A veces, sin embargo, capturar el interés del público puede ocurrir por casualidad. El químico de la proteína Benjamin Katz comenzó a compartir videos educativos cortos sobre la espectrometría de masas y la suite analítica de la Universidad de California, Irvine en TikTok, llegando a un pequeño pero dedicado público de entusiastas.
Un día por capricho, Katz decidió investigar el contenido químico de la carne de Taco Bell, creando un clip de un minuto que documentaba el proceso analítico y los resultados. El video fue un éxito instantáneo, logrando miles de vistas más que cualquier cosa que publicara previamente. Pero lo más interesante fue el intenso diálogo que comenzó en los comentarios. En el video básicamente confirmé que la carne era carne y que había sabor allí también. Pero también identifiqué los componentes químicos individuales y eso involucró a un montón de conversación en torno a lo que son estos compuestos y cómo contribuyen al sabor, explica.
Desde aquí nació la marca Mass Spec Everything y Katz ahora publica regularmente nuevos videos explorando la composición química de productos de consumo cotidiano como chicle, jugo de frutas y pasta de dientes. El objetivo general es mostrar a la gente cómo se utiliza la espectrometría de masas en el control de calidad y otros procesos que les afectan directamente y los productos que usan, dice Katz.
Pero también descubrió un nivel secundario de interés científico a medida que la gente quiere entender más sobre los ingredientes que están en su comida y de dónde vienen. Es interesante que puedas ver la diferencia entre las moléculas sintéticas y las moléculas derivadas naturalmente en un ingrediente, explica. En un extracto, hay un montón de picos diferentes en un patrón específico por lo que es muy obvio. Si ves una línea de una molécula brillantemente limpia, es claramente sintético.
Ahora también en Instagram, Katz tiende a publicar videos más cortos en estas plataformas para despertar interés, vinculándolos a contenido de forma más larga en YouTube para el público más serio. Sin embargo, independientemente de la plataforma, los comentarios siempre hacen para una lectura fascinante y es genial ver espectrometría de masas inspirando discusiones tan profundas, dice. La gente sólo necesita una palabra en estos días y luego hacen su propia investigación y bucean profundamente en IA. A veces voy a tener interacciones con la gente y me sorprenderé de lo lejos que han llegado, ya que se les ha llegado con métodos de especificaciones de masa y tienen todo el proyecto esbozado.
De cara al futuro, Katz espera desarrollar un lado educativo más serio de la marca y ya se ha asociado con las escuelas para dirigir talleres en apoyo al currículo. Creo que los niños están realmente inspirados por la practicidad de hacer el análisis ellos mismos. Al mismo tiempo, esta confianza debido a la evidencia que crearon y el hecho de que han pensado a través del problema por su cuenta, dice.
Todo es una muestra
La relacionabilidad es el ingrediente clave para capturar el interés de la gente, coincide el cristalógrafo James Kaduk. Hay una ciencia interesante, a veces incluso nueva ciencia, en las cosas ordinarias Me gusta decir que todo es una muestra, dice. La diversión de la difracción en polvo es que la mayoría de los materiales reales son al menos parcialmente cristalinos, por lo que proporciona una muy buena oportunidad para ver las cosas que la gente está familiarizada y comenzar una conversación a partir de ahí.
Al igual que otras técnicas cristalográficas, la difracción en polvo mide cómo los rayos X interactúan con los átomos en una muestra, y trabajar hacia atrás del patrón de difracción resultante revela información sobre la estructura cristalina y la pureza. Durante los últimos veinte años, Kaduk ha investigado todo, desde un diente roto, hasta guijarros, hasta multivitaminas y ahora recibe peticiones de amigos, vecinos y colegas para examinar los objetos cotidianos de los que tienen más curiosidad.
Pero fue la propia curiosidad de Kaduk sobre la estructura de lo ordinario lo que lo inició por este camino. Trabajando como científico analítico en Ineos, la mayoría de sus muestras eran lodos petroquímicos y crujientes partículas, pero una tranquila hora del almuerzo del viernes, mirando una galleta que era del tamaño perfecto para caber en el porta mostos, decidió analizar una galleta Oreo. El espectro mostró claramente la sacarosa cristalina y las grasas amorfas del relleno y un predominio del almidón en la capa de galletas, un resultado que captó el interés de la industria alimentaria y encajó al equipo un nuevo cliente.
A partir de esta primera muestra aleatoria, las conversaciones casuales inspiraron otros proyectos para llevar cristalografía a las escuelas. Mi esposa es ahora una maestra jubilada de primaria y ella fue a una reunión de educación y la conversación se convirtió en este proyecto, explica. Trabajando de forma individual con diferentes escuelas, Kaduk ha dirigido desde entonces talleres para estudiantes de todas las edades, vinculando la técnica a otros temas en el currículo: la estructura del azúcar (desde caramelos de roca, hasta moléculas de sacarosa individuales), la composición geológica de diferentes minerales, y los sedimentos dejados por el agua de lluvia. Creo que el valor no está en decirles lo que hay, pero, qué significa eso? Dice de estas sesiones.
Kaduk tiene muchas más ideas para que los objetos ordinarios analicen, incluyendo partes del cuerpo como plumas, conchas y garras, y espera seguir compartiendo su entusiasmo por entender el mundo a nivel molecular a través de publicaciones y talleres.
En última instancia, cualquiera que sea la técnica, explorar lo familiar ayuda a hacer que la química y estos métodos analíticos se sientan relevantes para todos. Así que ya sea su comida favorita o la grava de su entrada, cualquier cosa puede ser una muestra.
Fuente: Artículo de Chemistry World. Artículo completo aquí.
