Cristalización de interés en la química

El carbonato de calcio es el biomineral más abundante (un mineral producido por un organismo vivo) en la tierra. De las conchas de sena hasta el pálsido es un material que tropezamos con frecuencia; rociando huevos en la cocina, mientras exploramos el mundo natural o en la pizarra en las aulas todavía resiste el «actual» hasta pizarras blancas o pantallas interactivas.

Al igual que otros biominerales, hay una serie de estructuras de carbonato de calcio diferentes, las tres principales son calcita, arogonita y vaterita. Si bien la formación de cada estructura está exquisitamente controlada por organismos vivos, los factores que influyen en el proceso de cristalización y las mezclas resultantes de tipos de estructura no se entienden completamente.

Carbonato de calcio de crowdsourcing

Claire Murray (científia visitante) y Julia Parker (principal científica) en Diamond Light Source, la instalación nacional de ciencias sincrotrón del Reino Unido, con el objetivo de añadir a este entendimiento a través de una colaboración innovadora y a gran escala con científicos en edad escolar de todo el país. En 2017 lanzaron el Proyecto M, nombrado con un guiño al sistema numérico romano y su objetivo de recoger 1000 muestras diferentes de carbonato de calcio, cada una sintetizada por científicos ciudadanos.

En su nuevo trabajo de CrystEngComm, co-escrito con muchos otros colegas, Murray y Parker han descrito los resultados científicos de este experimento de masas, que ha arrojado luz sobre la influencia de aminoácidos y otros aditivos relacionados sobre la formación de calcita y/o vaterita.

Los estudiantes, junto con sus profesores, asistentes docentes y técnicos de laboratorio, prepararon cuidadosamente muestras de cristales de carbonato de calcio mediante la mezcla de soluciones de cloruro de calcio y carbonato de sodio en ausencia y presencia de estos aditivos y explorando variables como mezclar el tiempo. Las muestras en polvo resultantes de cada uno de estos experimentos fueron lavados, secados, cargados en capilares y luego enviados a Diamond Light Source donde se recogieron patrones de difracción para todas las muestras durante un período intensivo de 24 horas.

El equipo de Diamond quedó muy impresionado por las contribuciones de los científicos del Proyecto M de más de 100 escuelas. Además de sus muestras, los participantes también desarrollaron otras habilidades y enviaron datos adicionales a las pistas del proyecto.

Por ejemplo, cargar capilares es muy, muy duro, explica Murray. Muchos estudiantes de doctorado o profesores lo encuentran muy, muy difícil, pero muchos de los científicos del Proyecto M realmente habían cargado los capilares muy bien y se tomaba el tiempo para aprender a hacer eso. También nos enviaron informes completos sobre todas las muestras que hicieron y cualquier cosa que notaron o pensaran que era interesante.

El equipo de Diamond compartió los datos recopilados de difracción en polvo con las escuelas participantes e invitó a los científicos del Proyecto M a utilizar una herramienta de ajuste de pico en línea a medida para explorar aún más sus datos.

Los controles realizados por cada escuela ayudaron con la validación de datos y ayudaron a asegurar que los hallazgos fueran publicables y útiles para la comunidad investigadora.

Estudiantes y maestros compartieron experiencias positivas de participación. Una de esas científicas del Proyecto M, Gry Christensen, una antigua estudiante de la Didcot Girls, Reino Unido, estaba encantada de ser parte de un proyecto en el que podía diferenciar.

Fue un viaje increíble y recomiendo que si alguna otra escuela tiene la oportunidad de ayudar con un proyecto similar, entonces saltar a bordo, porque es una oportunidad única en la vida para los estudiantes, y sientes que puedes hacer un cambio positivo en el mundo, dice Christensen.

Construcción comunitaria a través de la química

Para Murray, al margen de la emoción en torno a los datos generados y la oportunidad de llevar un auténtico proyecto de investigación en química a un gran número de jóvenes, la colaboración con los profesores también fue muy potente.

Creo que muchos investigadores y académicos olvidan que muchos maestros [de la química] se forman como químicos, dice. Ellos reciben formación de maestros y se centran en eso, pero tienen una apreciación masiva de lo que es la investigación y qué cuestiones de investigación podrían ser. Teníamos tanto entusiasmo de los profesores, que estaban hablando por todo Twitter (ahora X) sobre el proyecto y haciendo preguntas y enviándonos correos electrónicos.

Los maestros también fueron claves para permitir el desarrollo de recursos relevantes y específicos y fueron sólo un grupo de personas muy comprometidas que aportaron tiempo y experiencia al proyecto.