Encontrar George Whitesides é muitas vezes complicado, mesmo para George Whitesides. Então ele guarda um envelope no bolso da jaqueta. "Eu realmente não sei onde estou, em geral, até que eu olhe para ele", diz ele, "e então descubro que estou em Terre Haute, e então a questão é: 'O que vem a seguir?'" trecho recente, o envelope revelou que ele estava em Boston, Abu Dhabi, Mumbai, Nova Deli, Basel, Genebra, Boston, Copenhague, Boston, Seattle, Boston, Los Angeles e Boston.
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A razão pela qual Boston aparece tão freqüentemente, embora não com tanta frequência quanto sua esposa prefere, é que Whitesides é professor de química na Universidade de Harvard, e Boston Logan é seu aeroporto de origem. A razão para todas as outras cidades é que as contribuições de Whitesides para a ciência variam em biologia, engenharia, fisiologia, ciência dos materiais, física e, especialmente hoje em dia, nanotecnologia. Outros cientistas, líderes governamentais, inventores e investidores em todo o mundo querem ouvir dele.
As invenções e idéias de Whitesides geraram mais de uma dúzia de empresas, incluindo a gigante farmacêutica Genzyme. Nenhum laboratório de Harvard chega perto de igualar o número de patentes associadas ao seu nome - "aproximadamente 90", diz ele. A citação “GM Whitesides” aparece com mais frequência nos trabalhos acadêmicos do que a de quase qualquer outro químico na história.
Então Whitesides é algo como o Bono da ciência, embora mais alto, mais magro e aos 70 anos, menos hirsuto. Um boné de pescador escocês quase sempre cobre a cabeça, mesmo diante de uma platéia. Ele tem uma voz profunda, com pouca insinuação de seu Kentucky nativo. Ultimamente essa voz tem introduzido o público em um novo projeto de nanotecnologia que visa salvar vidas no mundo em desenvolvimento. "Qual é a coisa mais barata possível de fazer um sistema de diagnóstico?", Pergunta ele. "Papel."
Em um pedaço de papel não mais grosso ou largo que um selo postal, Whitesides construiu um laboratório médico.
Um dia, no inverno passado, Whitesides acordou em sua própria cama. Às nove da manhã, ele estava em seu escritório, perto de Harvard Yard. Ele usava sua roupa típica: um terno risca de giz, camisa branca, sem gravata. Ele colocou o boné de seu pescador em uma mesa de conferência em frente a uma estante de livros que continha The Cell, Microelectronic Materials, Physical Chemistry, Advanced Organic Chemistry e Bartlett's Familiar Quotations .
Um texto que não estava na prateleira era o Small Matter: Science on the Nanoscale, um livro recém-publicado sobre a mesa de café de Whitesides e o fotógrafo de ciências Felice C. Frankel. É sobre coisas verdadeiramente exóticas que parecem ser muito grandes, mas são excepcionalmente absurdamente pequenas - nanotubos, pontos quânticos, máquinas de auto-montagem.
A nanotecnologia é, simplesmente definida, a ciência das estruturas que medem entre 1 nanômetro, ou bilionésimo de metro, e 100 nanômetros. (O prefixo “nano” vem da palavra grega para anão.) Ainda assim, para a maioria das pessoas, essa definição não é tão simples. Tentar entender os nanômetros pode induzir rapidamente os olhos cruzados. A folha de papel em que essas palavras são impressas tem 100.000 nanômetros de espessura - o diâmetro de um fio de cabelo humano, aproximadamente o menor objeto que uma pessoa pode ver a olho nu. Uma bactéria sentada sobre esse papel tem cerca de 1.000 nanômetros de diâmetro - microscópica. Ver algo com apenas um nanômetro de tamanho era impossível até 1981, quando dois físicos da IBM inventaram o primeiro microscópio de tunelamento. Microscópios convencionais usam lentes para ampliar o que estiver na linha de visão. Mas os microscópios de tunelamento de varredura funcionam mais como uma pessoa que lê Braille, movendo-se pela superfície das estruturas usando uma pequena caneta. Os físicos, que ganharam o Prêmio Nobel apenas cinco anos depois, construíram uma caneta com uma ponta que continha apenas um átomo (menos de um nanômetro). Enquanto se move, a caneta detecta a estrutura do material registrando a realimentação elétrica e, em seguida, o microscópio traduz as gravações em imagens.
Agora que as coisas realmente pequenas - até os átomos individuais - poderiam finalmente ser vistas, Whitesides e outros químicos ficaram muito interessados em materiais em nanoescala. E o que eles aprenderam os surpreendeu. Parece que materiais tão pequenos têm propriedades inesperadas - não tínhamos noção até que pudéssemos vê-los de perto. Moléculas com superfícies diferentes - superfícies que geralmente não combinam bem, se é que podem ser combinadas - podem se ligar de repente. O vidro, normalmente um isolante de correntes elétricas, pode conduzir eletricidade. Materiais que não podem carregar cargas elétricas de repente se tornam semicondutores. O ouro metálico, em partículas suficientemente pequenas, pode aparecer vermelho ou azul.
“Uma das fascinações das pequenas coisas é que elas se revelam tão estranhas, apesar das semelhanças superficiais de forma ou função com parentes maiores e mais familiares”, escreve Whitesides em seu livro. “Descobrir essas diferenças na menor escala é maravilhosamente cativante, e usá-las pode mudar (e mudou) o mundo”.
Os cientistas criaram nanotubos de carbono, cilindros ocos de dois nanômetros ou menos de diâmetro, que se tornam o material mais forte do mundo, 100 vezes mais forte que o aço, com um sexto do peso. Eles criaram nanopartículas - menos de 100 nanômetros de largura e úteis para imagens biomédicas muito precisas. Os cientistas também fabricaram nanofios - fios de silício de 10 a 100 nanômetros de largura e capazes de converter calor em eletricidade. Os fabricantes de eletrônicos dizem que os nanofios poderiam usar o calor residual de computadores, motores de carros e usinas elétricas.
Atualmente, mais de 1.000 produtos de consumo usam alguma forma de nanotecnologia (embora um relatório de 2008 da Academia Nacional de Ciências tenha solicitado melhor monitoramento dos riscos potenciais à saúde e ao meio ambiente causados pela nanotecnologia). Os produtos incluem armações de bicicleta mais fortes e leves, tratamentos de tecido que desviam líquidos, filtros solares que repelem melhor a luz solar, cartões de memória para computadores e revestimentos resistentes a névoa para lentes de óculos.
Os cientistas estão desenvolvendo nanopartículas que podem fornecer a quantidade certa de medicamento para matar um tumor, mas nada mais em torno dele. Outras nanopartículas podem detectar contaminação por mercúrio na água; um dia as partículas podem ser usadas em filtros para remover o metal tóxico.
As coisas grandes e transformadoras feitas de coisas pequenas ainda estão à nossa frente. Coisas como baterias que podem durar meses e ligar carros elétricos, feitas de nanofios construídos por vírus - Angela Belcher, do MIT, está trabalhando nisso, e o presidente Obama está tão empolgado com a tecnologia que ele encontrou com ela. (Veja "Engenheiros Invisíveis".) Um laboratório da Hewlett-Packard, liderado pelo visionário em nanotecnologia Stan Williams, acaba de anunciar uma parceria com a Shell para desenvolver dispositivos ultrassensíveis para detectar petróleo; em princípio, eles podem registrar mudanças em nanoescala na terra causadas por movimentos em campos de petróleo. Williams chama o produto de "sistema nervoso central para a terra".
A perspectiva de que o mundo mude fundamentalmente por causa da nanotecnologia é ainda mais sonhadora do que real, mas para os especialistas as possibilidades parecem quase infinitas. Os cientistas criaram nanoestruturas que podem se auto-montar, o que significa que podem se transformar em objetos maiores com pouca ou nenhuma direção externa. Algum dia, esses objetos minúsculos poderão, teoricamente, construir-se em uma máquina que produz mais nanopartículas. A IBM já usa técnicas de auto-montagem para produzir isolamento em chips de computador. Um centro do MIT chamado Instituto de Soldado de Nanotecnologias está trabalhando em blindagem de batalha indestrutível que pode reagir a armas químicas.
"Onde quer que você olhe", diz Whitesides, "você vê peças e todas elas apontam em direções diferentes".
Whitesides não sabe exatamente como ele chegou aqui. Aqui sendo Harvard, este laboratório, esta vida. Crescendo em uma pequena cidade do Kentucky, filho de uma dona de casa e de um engenheiro químico, ele ficou na escola. Um dia, um professor ligou para seus pais e disse que gostaria de conversar com eles sobre o filho deles. Seus corações afundaram. "'O que é o pequeno bastardo feito agora?'" Whitesides recorda da reação de seus pais.
A professora disse: “Você tem que tirar seu filho daqui. Eu arranjei para ele ir para Andover.
"Eu nunca tinha ouvido falar de Andover", diz Whitesides agora da elite da escola preparatória de Massachusetts. “Eu nem sabia o que era. Eu não sabia onde ficava a Nova Inglaterra.
E então, de alguma forma, ele acabou indo para Harvard. “Eu nem lembro de ter aplicado aqui. Acabei de receber uma carta em algum momento me admitindo. Então eu suponho que vim aqui por acidente.
Ele passou a fazer pós-graduação no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Na seção de agradecimentos de sua tese de doutorado, ele agradeceu a seu orientador, John D. Roberts, por “sua direção paciente e indireta”. A maioria dos alunos de pós-graduação valoriza a direção de um mentor, afirma Whitesides. “No meu caso, ele não me dirigiu nada. Não acho que o vi nos anos em que estive lá, mas tivemos um bom relacionamento. ”
Whitesides ensinou no MIT por quase 20 anos antes de chegar em 1982 em Harvard, onde ele é uma raridade. Ele é um capitalista praticante, para iniciantes. Isso o enfoca em aplicações do mundo real, algo que nem todos os seus colegas admiram, de acordo com Mara Prentiss, uma professora de física de Harvard que ensina um curso de nanotecnologia com ele. "George é muito admirado por muitas pessoas, mas nem todo mundo aprecia seu estilo", diz ela. Whitesides não parece se importar. "Eu presumo que está lá fora", diz ele de qualquer animosidade. Mas ele tem muito pouco tempo para aqueles que acham que aparecer na CNN ou em empresas iniciantes é desajeitado. Ele diz que eles podem "apenas pegar uma agulha de tricô e colocá-la aqui" - ele aponta para o nariz - "e enfiá-la".
Tom Tritton, presidente da Chemical Heritage Foundation, uma organização educacional e de história da Filadélfia, diz que se você perguntar a alguém no campo para listar os três principais químicos do mundo, a Whitesides fará todas as listas. "A amplitude de seu intelecto é surpreendente", diz Tritton. Depois de receber o maior prêmio da fundação, a Medalha de Ouro de Othmer, Whitesides passou o dia com estudantes do ensino médio na cidade. Tritton diz que um aluno depois ofereceu esta observação: "Ele pode ser um cientista, mas é muito legal".
No coração de quase tudo o que Whitesides faz é uma contradição: ele trabalha em campos complexos de física, química, biologia e engenharia, usando ferramentas complexas - muitas pessoas nunca manejaram um microscópio de força atômica - e ainda assim ele é obcecado pela simplicidade. Peça-lhe um exemplo de simplicidade e ele dirá “Google”. Ele não significa que você deve usar a palavra “simplicidade” no Google. Ele quer dizer a página inicial do Google, o retângulo de reposição no campo branco no qual milhões de pessoas digite palavras para encontrar informações na Internet. Whitesides é hipnotizado por esta caixa.
"Mas como isso funciona?", Ele diz. Ele faz uma pausa, respirando. Ele se inclina para frente em sua cadeira. Seus olhos ficam grandes. Sua testa sobe e com ela seus óculos muito grandes. Este é George Whitesides ficando animado.
"Você começa com binário e binário é a forma mais simples de aritmética", diz ele sobre o sistema de uns e zeros usados para programar computadores. Em seguida, ele inicia uma turnê histórica improvisada de interruptores, transistores e circuitos integrados antes de retornar, finalmente, ao Google, “que pega uma idéia de complexidade tão incrível - para organizar toda a informação da humanidade” e coloca isso aqui. uma caixa."
A ideia por trás do Google - espalhar vastas reservas de conhecimento em um pacote elegante - é também a ideia por trás da coisa que Whitesides está segurando na mão, um laboratório chamado em um chip não maior do que um selo postal, projetado diagnosticar uma variedade de doenças com quase a precisão de um laboratório clínico moderno.
É destinado a profissionais de saúde em partes remotas de países em desenvolvimento. Eles colocarão uma gota de sangue ou urina de um paciente no carimbo; se a doença for uma das 16 que o selo puder reconhecer, mudará de cor de acordo com a aflição. Então, o profissional de saúde, ou mesmo o paciente, pode tirar uma foto do carimbo com um celular. A foto pode ser enviada para um médico ou um laboratório; Algum dia, um programa de computador pode permitir que o próprio celular faça um diagnóstico provisório.
"Para tratar a doença, primeiro você precisa saber o que está tratando - isso é diagnóstico - e então precisa fazer alguma coisa", diz Whitesides em um discurso padrão que ele dá sobre a tecnologia. “Então, o programa em que estamos envolvidos é algo que chamamos de diagnósticos para todos ou diagnósticos de custo zero. Como você fornece informações médicas relevantes o mais próximo possível do custo zero? Como você faz isso?"
Você começa com papel, ele diz. É barato. É absorvente. Cores facilmente. Para transformar papel em uma ferramenta de diagnóstico, Whitesides o executa por meio de uma impressora de cera. A impressora derrete cera no papel para criar canais com moléculas do tamanho de nanômetros nas extremidades. Estas moléculas reagem com substâncias em fluidos corporais. O fluido “se distribui nesses vários poços ou buracos e transforma cores”, explica Whitesides. Pense no teste de gravidez. Um selo que fica azul em um canto, por exemplo, pode revelar um diagnóstico; um padrão de outras cores diagnosticaria outro. O custo para produzir carimbos diagnósticos é de 10 centavos cada, e Whitesides espera torná-los ainda mais baratos. Quase qualquer celular avançado com uma câmera pode ser programado para processar uma imagem do selo.
"Whitesides está fazendo este trabalho brilhante, literalmente, usando papel", disse Bill Gates há dois anos. "E, você sabe, é tão barato e tão simples que pode sair e ajudar os pacientes dessa maneira profunda." Barato e simples: exatamente o plano de Whitesides. Ele formou um grupo sem fins lucrativos, Diagnostics for All, para levar a tecnologia aos países em desenvolvimento. A Fundação Bill & Melinda Gates está investindo na tecnologia para medir a função do fígado, um teste necessário para garantir que drogas poderosas contra a AIDS e a tuberculose não danifiquem um dos órgãos mais importantes do corpo. No momento, testar a função hepática em partes isoladas do mundo é geralmente muito dispendioso ou logisticamente difícil, ou ambos. O selo da Whitesides também está sendo desenvolvido para identificar a causa de febres de origem desconhecida e identificar infecções. Um protótipo do selo da função hepática está sendo testado no laboratório, e os primeiros resultados, diz Whitesides, são mais do que promissores. O chip começará a ser testado em campo ainda este ano.
Passeando por um palco em Boston - um evento raro em casa - Whitesides, em seu chapéu de pescador, expõe sua visão de como a invenção será usada, às vezes em lugares sem lei: “Minha visão do trabalhador de saúde do futuro não é um médico, mas um jovem de 18 anos, desempregado, que tem duas coisas. Ele tem uma mochila cheia desses testes e uma lanceta para ocasionalmente coletar uma amostra de sangue e uma AK-47. E estas são as coisas que o levam através do seu dia. ”
É uma solução simples para uma situação complicada, em um lugar longe de Harvard, mas trabalhar no carimbo do laboratório é exatamente onde Whitesides quer estar. "O que eu quero fazer é resolver problemas", diz ele, de volta ao seu laboratório, segurando seu laboratório em um chip. “E se o nano é o caminho certo para resolver o problema, eu usarei isso. Se alguma outra coisa é o caminho certo, eu vou usar isso. Eu não sou um fanático por nanotecnologia. Eu não sou realmente um fanático por nada. ”Exceto, isto é, por trazer significado a coisas que ninguém pode ver. Seu trabalho poderia levar a arquitetura incrivelmente pequena da nanotecnologia para a arquitetura da vida cotidiana.
Michael Rosenwald escreveu sobre a busca por novos vírus influenza para a edição de janeiro de 2006 da Smithsonian .
Em escalas muito pequenas, os materiais mais comuns "se revelam tão estranhos", diz George Whitesides, segurando um protótipo de um chip de diagnóstico. (Paula Lerner / Aurora Photos) 
Folhas de polímero de alguns milhares de nanômetros de comprimento envolvem esferas de polímeros ainda menores. (Felice C. Frankel) 
Os nanotubos de carbono, mostrados em um modelo gerado por computador, são os materiais mais resistentes e rígidos já criados - embora os átomos de carbono dos tubos sejam mantidos juntos pelo tipo de ligações químicas encontradas no grafite. (Felice C. Frankel) 
Estranhas estruturas em nanoescala chamadas "pontos quânticos" emitem luzes coloridas e não desaparecem. Mostramos aqui pontos quânticos que tingem as estruturas nas células. (Felice C. Frankel) 
Simples e barato é o que Whitesides quer que suas invenções nanotecnológicas sejam. Este laboratório em um carimbo de papel pode ser usado para testar a função do fígado. (Paula Lerner / Aurora Photos) 
Apesar do aparente caos em seu laboratório, "estamos acostumados a fazer estruturas com precisão em escala nanométrica e saber onde cada átomo está", diz Whitesides, mostrado aqui com o cientista de desenvolvimento de produtos Patrick Beattie. "Isso é o que fazemos para viver." (Paula Lerner / Aurora Photos)
