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Joel Yuen-Zhou dedica seu tempo a resolver enigmas científicos e a desenvolver maneiras totalmente novas de conduzir reações químicas usando efeitos quânticos. O químico teórico da Universidade da Califórnia em San Diego diz que encontrou sua profissão por meio de uma série de acasos fortuitos na infância.
Informações vitais
Cidade Natal: Cidade do México
Formação acadêmica: Bacharelado em Química e Matemática, Instituto de Tecnologia de Massachusetts, 2007; Doutorado em Físico-química, Universidade de Harvard, 2012
Cargo atual: Professor adjunto, Universidade da Califórnia em San Diego
Conselho profissional: Evite estar muito ocupado; caso contrário, as grandes ideias não chegarão a você.
O que me faz lembrar de casa: Sinto falta de pão doce mexicano.
Livros marcantes:Sobre a terra somos belos por um instante, de Ocean Vuong; Imperio, de Héctor Zagal
Eu sou: Latino-asiático, gay
No entanto, quando criança, Yuen-Zhou presumiu que acabaria trabalhando em um emprego do qual não gostava. Seus pais, que imigraram da China para o México, não chegaram a concluir o ensino médio. Desconhecendo a variedade das oportunidades de carreira existentes para o filho, eles o incentivaram a seguir as poucas profissões que conheciam, como arquitetura ou odontologia, conta ele. Nenhuma dessas opções de carreira despertava o menor interesse em Yuen-Zhou.
A visão desanimadora de Yuen-Zhou sobre seu futuro mudou quando ele tinha 14 anos e competiu em um concurso de matemática. Ele gostou tanto que imediatamente se inscreveu em um concurso de química, o primeiro de muitos que participaria.
Na olimpíada de química, ele conheceu mentores que enxergaram seu potencial e incentivaram seu amor e curiosidade pela ciência. Ele também decidiu seguir uma carreira se entretendo com problemas moleculares divertidos. “Sinto-me muito privilegiado por poder trabalhar com isso hoje em dia”, diz ele.
Yuen-Zhou está investigando uma nova categoria química movida a luz. Ele utiliza cálculos teóricos para modelar o comportamento e as interações de moléculas dentro de uma cavidade óptica, uma área minúscula criada por espelhos espaçados por apenas algumas centenas de nanômetros. A cavidade retém os fótons, forçando-os a ricochetear para frente e para trás. Quando sua equipe insere uma amostra de moléculas que absorvem a luz na cavidade, elas absorvem os fótons que ricocheteiam, gerando o que Yuen-Zhou chama de “uma troca contínua de energia entre luz e matéria”. Sob condições experimentais ideais, surgem efeitos quânticos: a luz e a matéria tornam-se indistinguíveis uma da outra e criam um estado híbrido denominado polariton.
As moléculas que compõem os polaritons interagem com os fótons que ricocheteiam repetidamente. A ação cria uma dinâmica diferente da que os químicos observam nas moléculas fotoexcitadas tradicionais. Nos polaritons, “você cria novos estados de energia que diferem drasticamente do que seria obtido fora da cavidade”, afirma Yuen-Zhou. Nas últimas décadas, os pesquisadores aproveitaram esses estados para modificar a condutividade, a reatividade e outras propriedades de compostos.
Yuen-Zhou e seu grupo vêm ampliando o espaço de possibilidades para a pesquisa de polaritons, diz Raphael F. Ribeiro, químico teórico da Emory University que fez seu pós-doutorado no laboratório de Yuen-Zhou. Em 2019, os dois cientistas publicaram um estudo teórico sugerindo que as cavidades ópticas podem mediar reações entre duas moléculas sem que elas se toquem fisicamente. Por exemplo, quando o ácido glioxílico e o ácido cis-nitroso são colocados em cavidades ópticas adjacentes que compartilham um espelho central, os fótons agem como um fio, conectando os dois sistemas e, posteriormente, promovendo a isomerização do ácido nitroso (Chem 2019, DOI: 10.1016/j.chempr.2019.02.009).
Desde então, diz Yuen-Zhou, outros colaboradores demonstraram este conceito experimentalmente, comprovando que duas moléculas podem “começar a conversar entre si” em uma reação que só é possível graças aos polaritons. Ele acrescenta que, no futuro, esse novo tipo de recipiente de reação poderá ajudar os químicos sintéticos, melhorando significativamente as taxas de reação ou permitindo que os pesquisadores quebrem ligações que, de outro modo, não conseguiriam.
Percebi que a ciência é um espaço que permite a coexistência de pessoas de diversas origens, interesses e crenças.
Mas devido ao fato de alguns dos experimentos utilizados para sondar os polaritons e suas possíveis aplicações químicas serem de última geração, os químicos se perguntam: “Isso está certo? Isso é real?”, diz Keith A. Nelson, químico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e colaborador de longa data de Yuen-Zhou. Ao desenvolver a matemática e os algoritmos computacionais que os pesquisadores podem usar para entender e modelar suas observações, “Joel realmente desempenhou um papel de liderança ao ajudar a chegar ao cerne do que está acontecendo”.
Ribeiro conta que foi inicialmente atraído pelo grupo de Yuen-Zhou devido às pesquisas interessantes produzidas em seu laboratório. Ele acredita que Yuen-Zhou está “expandindo as fronteiras da química”.
Credit: Elisa Ferrari Photography
Joel Yuen-Zhou utiliza cálculos teóricos para explorar novas formas de conduzir reações químicas.
Mas Yuen-Zhou contribui muito mais para a comunidade química do que com suas pesquisas inovadoras. Ribeiro diz que o pesquisador está ciente dos preconceitos existentes no meio acadêmico contra pessoas de grupos raciais e étnicos marginalizados, comunidades LGBTQ+ e outros grupos, e toma medidas para lidar com isso. Por exemplo, ao organizar conferências, Yuen-Zhou sempre examina a lista de convidados para se certificar de que se trata de um grupo equilibrado e diversificado. E quando Ribeiro trabalhava em seu laboratório, Yuen-Zhou regularmente discutia estratégias de combate ao preconceito em reuniões de grupo e conversas pessoais.
A paixão de Yuen-Zhou pela inclusão foi motivada por suas próprias experiências ao crescer como latino-asiático no México. “Não há muitos chineses na América Latina”, diz ele. Como resultado, “sofri muito racismo e bullying na escola”.
As olimpíadas de química muitas vezes funcionavam como um refúgio dessa realidade. “Desde cedo, percebi que a ciência é um espaço que permite a coexistência de pessoas de diversas origens, interesses e crenças”, diz ele. Na UC San Diego, Yuen-Zhou aprecia a oportunidade de orientar uma grande variedade de alunos e estagiários, incluindo muitos pesquisadores asiáticos e latino-americanos. Ele espera poder inspirá-los a seguir a carreira de químico, da mesma forma que seus mentores fizeram por ele.
“Essas pessoas foram muito generosas com seu tempo e seus esforços, e realmente causaram um grande impacto na minha vida”, diz ele. Como retribuição, ele diz que deseja usar sua plataforma para inspirar e capacitar a próxima geração de cientistas.
Tradução para o português realizada por Luisa Forain para a C&EN. A versão original (em inglês) deste artigo foi publicada em 20 de setembro de 2024.
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