Matt Shlian maakte altijd pop-upboeken en wenskaarten. Nu werkt hij samen met wetenschappers die efficiëntere zonnepanelen maken, complexe wiskundige problemen oplossen en begrijpen hoe eiwitten in cellen onjuist kunnen worden gevouwen en ziekten kunnen veroorzaken.
De kunstenaar uit Ann Arbor, Michigan, maakt abstracte sculpturen van gevouwen, gesneden en aan elkaar gelijmd papier. Hij ontwerpt ze op een computer en stuurt de bestanden naar een platbedplottersnijder - een hulpmiddel dat het papier scoort met een klein titanium lemmet. Vervolgens wordt elk stuk met de hand gevouwen, gevormd en gelijmd.
Er is een sereniteit aan de strakke lijnen van de werken, maar ook beweging. Het is alsof de geometrische patronen die in islamitische kunst worden gezien tot leven zijn gekomen en over een glad veld zijn gerepliceerd. Bubbelende, levende kristallen facetten duwen omhoog en smeken bijna om met een zachte vingertop te worden geaaid.
Zijn oorspronkelijke wens bij het maken van de geplooide werken was om vorm en licht te verkennen, maar zijn impulsen wijken af van het puur artistieke. Hij toont zijn creaties aan wetenschappers en vraagt: wat zou je hiermee kunnen doen?
In de strakke lijnen en polygonen die Shlian in papier beeldhouwt, zien de wetenschappers structuren waar ze over hebben nagedacht en, in het beste geval, een weg naar wat nieuw inzicht. Bij zijn eerste lezing gegeven aan wetenschappers aan de Universiteit van Michigan, toonde Shlian een gevouwen vorm die rond zichzelf kon roteren. De kunstenaar herinnert zich celfysioloog Daniel Klionsky die stond en schreeuwde: "Dat is het! Dat is het!" De vorm bleek hetzelfde te zijn als een dubbelwandige structuur in cellen die Klionsky bestudeerde, het autofagosoom genaamd, dat helpt bij het recyclen van reserveonderdelen. Samenwerking met Shlian hielp de onderzoeker om de beweging van het autofagosoom beter te visualiseren.
Max Shtein, een chemisch ingenieur aan de Universiteit van Michigan, en zijn groep zagen een maasstructuur die Shlian creëerde door papier te snijden en toe te passen op zonnepanelen die ze ontwikkelden. Door de rekbare structuur kan het paneel de bewegingen van de zon volgen.
Vraag Shlian echter naar al deze ontdekkingen en hij zal zijn bijdragen bagatelliseren. "Hoewel de stukken er zeer systematisch en zeer gepland uitzien, komt dat veel later", zegt hij. Op zijn website legt hij uit dat zijn beste stukken meestal voortkomen uit een fout die 'interessanter wordt dan het oorspronkelijke idee'.
Shlian houdt een van zijn stukken vast. Onder invloed van pop-upboeken en ander papierambacht hebben zijn kunstwerken een kinetisch element. Ze kunnen worden gemanipuleerd, zodat ze in- en uitvouwen, uitrekken en telescoopen. (Matt Shlian) Shlian heeft een onverzadigbare nieuwsgierigheid. Zijn werk omvat invloeden van papierambacht, kirigami (die hij beschrijft als origami plus snijden), islamitische kunst, architectuur, biomimetica en muziek. In een nieuwe tentoonstelling aan de National Academy of Sciences in Washington, DC, onderzoekt hij het idee van chiraliteit.
Het woord chiraal komt van het Griekse woord voor hand, '' χέρι ', en handen zijn inderdaad de eenvoudigste manier om het concept uit te leggen. De linker- en rechterhand zijn spiegelbeelden van elkaar: je kunt ze gemakkelijk palm tot palm plaatsen en zien hoe elke vinger op één lijn staat met zijn partner aan de andere kant. Maar hoe je de ene hand ook draait en draait, deze komt nooit overeen met de exacte oriëntatie van de andere. Als de duimen beide naar rechts wijzen, kijk je naar de achterkant van een hand en de palm van de ander.
"Hoe meer ik met wetenschappers sprak, hoe meer ik besefte dat chiraliteit een groot deel uitmaakt van hoe we bouwen", zegt Shlian. In de tentoonstelling "Chirality" blijven zijn werken statisch, maar hun vormen roepen wervelingen, wendingen, herhalingen en herhalingen op die betrekking hebben op het fenomeen.
Dit soort asymmetrie duikt de hele tijd op in de natuur, maar chemici besteden bijzondere aandacht aan chiraliteit. Moleculen met dezelfde chemische samenstelling bestaan vaak in twee configuraties die spiegelbeelden van elkaar zijn. Deze gepaarde, links- en rechtshandige versies van moleculen worden enantiomeren genoemd en de verschillende vormen veranderen de manier waarop moleculen zich gedragen. De oliën in karwijzaad en groene munt hebben bijvoorbeeld een onderscheidende geur, maar de verantwoordelijke moleculen verschillen alleen in hun chiraliteit.
Om redenen die wetenschappers nog steeds onderzoeken, begunstigt de natuur vaak de ene enantiomeer boven de andere. DNA is bijna uitsluitend rechtshandig in levende organismen, en linkshandig, of Z-DNA, kan zich alleen onder bepaalde omstandigheden vormen. Breek de cellen open van alles van vijverresten tot schildpadden voor mensen en de DNA-strengen binnenin zullen wenteltrappen naar rechts.
Het belang van Chirality kwam meer dan een halve eeuw geleden in grimmige, vreselijke focus. In de jaren vijftig ontwikkelde een Duits farmaceutisch bedrijf een kalmerende pil waarvan ze zeiden dat het zo veilig was dat zwangere vrouwen het konden gebruiken tegen ochtendmisselijkheid. Ze noemden het thalidomide. Wanneer chemici moleculen synthetiseren, spuwt de reactie meestal een mix van links- en rechtshandige producten. In het geval van thalidomide was de linkshandige versie nuttig en de rechtshandige versie was giftig. Als het toxische enantiomeer tijdens het eerste trimester van de zwangerschap werd ingenomen, wurgde het de ontwikkeling van nieuwe bloedvaten in de foetus. Het medicijn werd in 1961 van de markt gehaald, maar niet voordat meer dan 10.000 baby's werden geboren met verkorte of ontbrekende ledematen en andere geboorteafwijkingen.
Veel van die kinderen zijn nu volwassen en worstelen nog steeds met gezondheidsgevolgen. Gelukkig leidde de fout tot enorme hervormingen in de manier waarop geneesmiddelen worden gereguleerd.
Chiraliteit komt in veel takken van de wetenschap voor - van biochemie tot wiskunde. Shlian kwam het concept tegen toen hij begon te werken met onderzoekers in het laboratorium van Sharon Glotzer. Glotzer, een chemisch ingenieur aan de Universiteit van Michigan, en haar collega's kijken naar structuren op nanoniveau, inclusief die die zichzelf kunnen assembleren.
"Ze stoppen al deze polyedrische, veelzijdige vormen - denk aan 20-zijdige dobbelstenen - in een doos en schudden ermee, " zegt Shlian. "De vormen nestelen zich en vormen een vorm." Een andere analogie kan zijn als je Legos in een droger en liet het een tijdje draaien voordat hij stopte om te zien of iemand erin slaagde om elkaar te klikken en vormen te bouwen.
Ingenieurs zoals Glotzer kunnen de informatie die ze uit deze experimenten halen gebruiken om te begrijpen hoe ze nieuwe materialen kunnen uitvinden die kunnen worden gebruikt om batterijen te bouwen of zelfs objecten die ze coaten onzichtbaar te maken. "Veel van dit onderzoek is in de verre toekomst", zegt Glotzer op haar profielpagina van de universiteit, "maar de fundamentele principes van zelfassemblage die mijn studenten en ik ontdekken, leggen de basis voor die toekomst."
Dit onderzoek inspireerde Shlian's stuk getiteld "Apophenia." Hij legt uit dat als je door de zelf-geassembleerde vorm snijdt die is gemaakt door een doos met veelvlakken te schudden, je misschien enkele van de patronen in het kunstwerk ziet. "Apophenia, " een van de 10 die in de tentoonstelling verschijnen, wordt weergegeven in puur wit papier, maar het ziet eruit als een wirwar van gesneden edelstenen of de gereflecteerde facetten die in een caleidoscoop worden gezien als alle kleur wegvloeit.
Een kijker kan tegels en patronen zien, maar het is een illusie. De vormen hebben de asymmetrie van chiraliteit en het zijn spiegelbeelden die niet helemaal overeenkomen. "'Apophenia' houdt zich bezig met het zien van patronen waar patronen niet bestaan, " zegt Shlian.
Het stuk raakt ook de kern van Shlian's visie op chiraliteit, een perspectief dat past in de tragische les van thalidomide.
"Het is een aanmatigende gedachte dat we de natuur begrijpen en er heerschappij over hebben", zegt hij. "Chiraliteit doet ons denken: begrijpen we echt wat er op kleine schaal gebeurt?"
De typische kijker ziet die vraag misschien niet als ze naar de vlakken en rondingen van Shlian's sculpturen staren, maar de kunstenaar is niet van plan les te geven. Net als zijn werk voor zijn wetenschappers, hoopt hij nieuwsgierigheid te wekken.
"Chirality" is geopend op 15 augustus en blijft te zien tot 16 januari 2017 op de National Academy of Sciences op 2101 Constitution Ave., NW, Washington, DC Lees meer over het werk van Shlian in het verhaal van deze opgenomen kunstenaar en op zijn website .
