La sal y el azúcar son cristales naturales que existen en la vida cotidiana. También, existen megacristales naturales extraordinarios, como aquellos hallados en las cuevas de Naica en México: son de yeso y miden hasta 30 metros de alto. Pero no todos los cristales se forman solos: se los puede hacer crecer en un laboratorio, de modo artificial o sintético. Para aprender a hacerlo, docentes de distintas escuelas públicas y privadas de San Carlos de Bariloche participaron de un taller de capacitación en el Instituto Balseiro. Fue organizado por la Sección de Divulgación Científica y Tecnológica del Centro Atómico Bariloche (CAB).

El taller de capacitación docente formó parte de las actividades que se están realizando en todo el mundo por el “Año Internacional de la Cristalografía” impulsado por la Organización de Naciones Unidas. En su sitio web se informa que en 2014 se conmemora el 100 aniversario de la “difracción de rayos X” como herramienta para el estudio de la materia cristalina. También, se celebra el 400 aniversario de la observación de simetría en los cristales de hielo (Kepler, 1611), que dio comienzo al estudio de la simetría en los materiales.

La física Patricia Mateos, egresada del Instituto Balseiro (www.ib.edu.ar) y jefa de la Sección de Divulgación Científica y Tecnológica del CAB, explicó que el objetivo del taller fue proponer a los docentes material didáctico vinculado a la cristalografía, que es un campo transversal a muchas materias de la escuela secundaria, como Matemáticas, Física, Química, Lengua y Arte, entre otras.

En el taller, los docentes fueron alumnos y tuvieron que poner las “manos en la masa” en los laboratorios para más adelante poder enseñar y replicar la experiencia. Así, debieron controlar la temperatura y el grado de saturación de una solución acuosa de la sustancia a cristalizar, para conseguir que diminutas “semillas” de cristal crecieran en placas de vidrio. Así, probaron, observaron y reflexionaron sobre las cosas que hicieron bien o mal en los experimentos. “Al igual que luego harán sus alumnos, los docentes adquirieron ese aprendizaje a partir de la experiencia”, destacó Mateos, que además organiza junto a su equipo la “Muestra CAB-IB”, la exposición educativa anual que la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) -a través del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro- realizará en San Carlos de Bariloche desde el 22 hasta el 28 de abril.

“Una de las formas de aprobación del curso es participar como voluntario en el taller de cristalografía para chicos de la Muestra CAB-IB. Los docentes que hicieron este curso y que nos acompañen van a continuar su propio aprendizaje, escuchando las respuestas de los investigadores a las preguntas de los chicos, y así afianzando lo que estuvieron viendo en el curso”, agregó Mateos.

CIENCIA Y DOCENCIA CON CRISTALES

Adriana Serquis, docente invitada del Instituto Balseiro e investigadora del CONICET en el CAB, fue una de las profesoras a cargo del taller de crecimiento de cristales. “Mi objetivo fue transmitirles entusiasmo por la enseñanza de la cristalografía, que suena a algo poco conocido pero que está presente en cosas que ven cotidianamente y también en los contenidos de la currícula, como el tema de la solubilidad en Química; la simetría en Matemáticas; la termodinámica, el modelo atómico y los enlaces cristalinos en Física”, contó Serquis.

La Doctora en Física, que es también egresada del Instituto Balseiro y que investiga la relación entre las estructuras internas y las propiedades de materiales superconductores y de celdas de combustible, agregó que el programa del taller se basó en brindarle a los docentes algunas herramientas básicas de la cristalografía.  El mismo incluyó contenidos sobre el modelo atómico, la formación de las estructuras cristalinas y el análisis a través de difracción de rayos X. Asimismo, Serquis explicó que las principales variables que tuvieron que aprender a controlar para hacer crecer cristales en el laboratorio fueron el grado de saturación de la solución y la temperatura. “No es difícil, pero hay que tener paciencia”, opinó.

“La naturaleza, al igual que nosotros, es vaga y le gusta minimizar su energía. Busca el estado de mayor equilibrio. Tener una solución sobresaturada es estar fuera del equilibrio. Y si tiene suficiente temperatura y posibilidad de movimiento para tender hacia el equilibrio, va a depositarse en los mismos lugares donde estaba el cristal base o “semilla”, siguiendo esa misma regularidad y ese ordenamiento si es la fase más estable”, explicó Serquis, que es además docente de la Universidad Nacional de Río Negro, con respecto al proceso de crecimiento de cristales. Y agregó: “En cambio, si mi solución está subsaturada el cristal se me va a disolver y la semilla de cristal va a desaparecer. Depende en gran medida de la temperatura”.

¿Qué es un cristal? Más allá de si es natural o sintético, el denominador común que los define es que su estructura atómica o molecular tiene un ordenamiento que sigue un patrón periódico, explicó durante el taller el presidente de la Asociación Argentina de Cristalografía,  Diego Lamas. Además, destacó que la cristalografía es la ciencia que estudia cómo están ordenados los átomos en cualquier tipo de material y que busca entender a partir de ese ordenamiento cuáles son las propiedades de esos materiales.

“Las distintas formas en que los átomos se ordenan hacen  que por ejemplo el carbono pueda ser un diamante o un grafito, con distintas propiedades”, explicó Lamas, que es investigador del CONICET y docente de la Universidad Nacional del Comahue en Neuquén. Lamas se dedica a la cristalografía de nanomateriales y estudia sus aplicaciones en celdas de combustible. Además, destacó que hay un concurso nacional y otro internacional de crecimiento de cristales para estudiantes secundarios. Más información, en: www.cristalografía.com/2014 .

Asimismo, tanto Serquis como Lamas destacaron que en la actualidad uno de los campos de moda dentro de la cristalografía es el estudio de las estructuras de proteínas. Se busca entender, por ejemplo, cómo funciona una determinada proteína en el cuerpo humano. Hay un grupo en el Instituto Leloir, en Buenos Aires, que trabaja en este campo. Y hay otro grupo en formación, en Rosario. Los dos científicos invitaron a los docentes a continuar aprendiendo –a la vez de enseñar– sobre la cristalografía en cada aula.

ENSEÑAR A PARTIR DE LA EXPERIENCIA

“En el taller estuvimos viendo distintos tipos de cristales, las causas de la formación de un cristal, el recorrido histórico de la cristalografía y qué se conmemora en el Año Internacional de la Cristalografía”, resumió Claudio Contogiorgakis, docente de química y biología de la escuela secundaria “CEM 123”. Expresó que le gustó la posibilidad de hacer una capacitación en el Instituto Balseiro: “Fue una experiencia muy linda, además nos encontramos con docentes de otras escuelas y compartimos la experiencia de aprender y trabajar juntos”, dijo Contogiorgakis.

“La idea es replicar esta experiencia con nuestros alumnos, agregarle contenido científico más allá de la parte recreativa o lúdica”, agregó el docente. Además, dijo que es posible que con sus alumnos participen de alguno de los concursos que hay en 2014 en esta temática. “Siempre vamos cuando el Balseiro sale a la calle a hacer las muestras, y la posibilidad de participar del concurso está. Hay que planificarlo y hacerlo”, dijo.

Por su parte, Alexis Alves, docente de Física en la ENET Nº2, expresó que el taller aportó un mayor grado de conocimiento sobre la clasificación de las estructuras cristalinas, además de brindar herramientas didácticas para abordar ese campo en las escuelas. “Pusimos las manos en la masa, nos salieron mal las cosas como debe ser así aprendemos. El tema es más que nada aprender, y hacer cosas prácticas. Particularmente yo no tengo mucho laboratorio, soy más teórico”, agregó Alves.

Ana María Fernández, docente de Matemática del colegio San Esteban, contó que el taller le gustó mucho. “No conocía sobre estas experiencias porque soy docente de Matemática. En la escuela todo el tiempo estamos pensando cómo integrar actividades que unan la química, la física, la matemática en algo interesante para los chicos. Nos anotamos tres docentes en el taller y estamos ampliamente satisfechos”, dijo.

“A partir de esta experiencia de laboratorio, podemos extraer todos los contenidos matemáticos para profundizarlos y a la vez entrar en el concurso de cristales. Fue muy entretenido armar las semillas de cristal, te podés quedar horas… Y si a uno le gustó, a los chicos les va a gustar más”, opinó Fernández. Y la docente concluyó: “No había realizado antes un taller de este tipo, me gustaría que se repita. En la escuela hay que hacer muchas cosas que dinamicen las clases y así interesar a los chicos”.

SOBRE EL INSTITUTO BALSEIRO:

Creado en 1955 a través de un convenio entre la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCuyo), el Instituto Balseiro (IB) es una institución de enseñanza universitaria pública y gratuita que tiene como objetivo formar profesionales de excelencia. Ofrece a sus estudiantes la posibilidad de acceder a becas integrales otorgadas por la CNEA que garantizan una dedicación exclusiva al estudio, en el entorno de investigación científica y desarrollo tecnológico del Centro Atómico Bariloche (CAB).

Del 7 de abril al 16 de mayo están abiertas las inscripciones para ingresar a las carreras de grado del IB: Licenciatura en Física, Ingeniería Nuclear, Ingeniería Mecánica e Ingeniería en Telecomunicaciones. También están abiertas las inscripciones 2014 a las Maestrías en Ciencias Físicas, Física Médica e Ingeniería. Más información en: www.ib.edu.ar

Links útiles:

*Año Internacional de la Cristalografía (en inglés): www.iycr.org/

*Año Internacional de la Cristalografía (en español): www.iycr2014.info/

*Concurso internacional de crecimiento de cristales (en inglés): www.iycr2014.org/participate/crystal-growing-competition

*Asociación Argentina de Cristalografía: www.cristalografia.com.ar

*Concurso nacional de crecimiento de cristales: www.cristalografia.com.ar/index.php/2014-ano-de-la-cristalografia

*Página de Facebook: www.facebook.com/ConcursoCrecimientoCristalesArgentina

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Área de Comunicación Institucional

Instituto Balseiro

San Carlos de Bariloche, 11/04/2014