Diese faszinierenden Papierskulpturen erforschen die Spiegelstrukturen der Natur

Kunst trifft Wissenschaft

Der Künstler Matt Shlian faltet, schneidet und klebt Papier, um facettierte und geschwungene Kunstwerke zu schaffen

Maris Fessenden

Ehemaliger Korrespondent

Matt Shlian hat früher Popup-Bücher und Grußkarten entworfen. Jetzt arbeitet er mit Wissenschaftlern zusammen, die effizientere Solarmodule entwickeln, komplexe mathematische Probleme lösen und verstehen, wie sich Proteine ​​in Zellen falsch falten und Krankheiten verursachen können.

Der in Ann Arbor, Michigan, ansässige Künstler schafft abstrakte Skulpturen aus gefaltetem, geschnittenem und zusammengeklebtem Papier. Er entwirft sie am Computer und sendet die Dateien an einen Flachbettplotter – ein Werkzeug, das das Papier mit einer kleinen Titanklinge ritzt. Anschließend wird jedes Stück von Hand gefaltet, geformt und geklebt.

Die klaren Linien der Werke strahlen eine Gelassenheit, aber auch Bewegung aus. Es ist, als wären die geometrischen Muster der islamischen Kunst zum Leben erwacht und würden sich auf einer glatten Fläche wiederholen. Blubbernde, lebendige Kristallfacetten drängen sich nach oben und laden geradezu dazu ein, mit einer sanften Fingerspitze gestreichelt zu werden.

Sein ursprünglicher Wunsch bei der Schaffung der plissierten Werke bestand darin, Form und Licht zu erforschen, aber seine Impulse weichen vom rein künstlerischen ab. Er zeigt Wissenschaftlern seine Kreationen und fragt: Was könnte man damit machen?

In den klaren Linien und Polygonen, die Shlian auf Papier modelliert, erkennen die Wissenschaftler Strukturen, über die sie nachgedacht haben, und im besten Fall einen Weg zu neuen Erkenntnissen. Bei seinem ersten Vortrag vor Wissenschaftlern an der University of Michigan zeigte Shlian eine gefaltete Form, die sich um sich selbst drehen konnte. Der Künstler erinnert sich an den Zellphysiologen Daniel Klionsky, der da stand und rief: „Das ist es! Das ist es!“ Es stellte sich heraus, dass die Form mit einer doppelwandigen Struktur im Inneren von Zellen übereinstimmte, die Klionsky untersuchte und die als Autophagosom bezeichnet wird und dabei hilft, überschüssige Zellteile zu recyceln. Die Zusammenarbeit mit Shlian half dem Forscher, die Art und Weise, wie sich das Autophagosom bewegt, besser zu visualisieren.

Max Shtein, ein Chemieingenieur an der University of Michigan, und seine Gruppe sahen eine Netzstruktur, die Shlian durch das Schneiden von Papier erzeugte, und übertrugen sie auf die von ihnen entwickelten Solarmodule. Die dehnbare Struktur ermöglicht es dem Panel, den Bewegungen der Sonne zu folgen.

Wenn Sie Shlian jedoch nach einer dieser Entdeckungen fragen, wird er seine Beiträge herunterspielen. „Auch wenn die Stücke sehr systematisch und sehr geplant aussehen, kommt das viel später“, sagt er. Auf seiner Website erklärt er, dass seine besten Stücke typischerweise aus einem Fehler entstehen, der „interessanter wird als die ursprüngliche Idee“.

Shlian hat eine unstillbare Neugier. Seine Arbeit umfasst Einflüsse aus Papierhandwerk, Kirigami (das er als Origami plus Schneiden beschreibt), islamischer Kunst, Architektur, Bionik und Musik. In einer neuen Ausstellung in der National Academy of Sciences in Washington, D.C. untersucht er die Idee der Chiralität.

Das Wort „chiral“ kommt vom griechischen Wort für Hand, „χέρι“, und Hände sind in der Tat die einfachste Möglichkeit, das Konzept zu erklären. Die linke und die rechte Hand sind Spiegelbilder voneinander: Sie können sie einfach Handfläche an Handfläche legen und sehen wie jeder Finger mit seinem Partner auf der gegenüberliegenden Hand ausgerichtet ist. Aber ganz gleich, wie Sie eine Hand drehen und wenden, sie wird niemals genau mit der Ausrichtung der anderen übereinstimmen. Wenn beide Daumen nach rechts zeigen, schauen Sie auf die Rückseite der einen Hand Hand und die Handfläche der anderen.

„Je mehr ich mit Wissenschaftlern sprach, desto klarer wurde mir, dass Chiralität einen großen Teil unserer Bauweise ausmacht“, sagt Shlian. In der Ausstellung „Chirality“ bleiben seine Werke statisch, doch ihre Formen rufen Wirbel, Drehungen, Wendungen und Wiederholungen hervor, die sich auf das Phänomen beziehen.

Diese Art von Asymmetrie kommt in der Natur immer wieder vor, Chemiker legen jedoch besonderes Augenmerk auf die Chiralität. Moleküle gleicher chemischer Zusammensetzung liegen oft in zwei Konfigurationen vor, die spiegelbildlich zueinander sind. Diese gepaarten links- und rechtsdrehenden Versionen von Molekülen werden Enantiomere genannt, und die unterschiedlichen Formen verändern das Verhalten der Moleküle. Beispielsweise haben die Öle von Kümmel und Grüner Minze einen charakteristischen Geruch, die verantwortlichen Moleküle unterscheiden sich jedoch nur in ihrer Chiralität.

Aus Gründen, die Wissenschaftler noch erforschen, bevorzugt die Natur oft ein Enantiomer gegenüber dem anderen. DNA ist in lebenden Organismen fast ausschließlich rechtshändig, und linkshändige oder Z-DNA kann sich nur unter bestimmten Bedingungen bilden. Brechen Sie die Zellen von allem auf, von Teichschaum über Schildkröten bis hin zu Menschen, und die darin enthaltenen DNA-Stränge steigen spiralförmig nach rechts.

Die Bedeutung der Chiralität wurde vor mehr als einem halben Jahrhundert deutlich und schrecklich in den Vordergrund gerückt. In den 1950er Jahren entwickelte ein deutsches Pharmaunternehmen eine Beruhigungspille, die angeblich so sicher war, dass schwangere Frauen sie gegen morgendliche Übelkeit einnehmen konnten. Sie nannten es Thalidomid. Wenn Chemiker Moleküle synthetisieren, spuckt die Reaktion normalerweise eine Mischung aus links- und rechtsdrehenden Produkten aus. Im Fall von Thalidomid war die linkshändige Variante hilfreich und die rechtshändige Variante giftig. Bei Einnahme während des ersten Schwangerschaftstrimesters hemmte das toxische Enantiomer die Entwicklung neuer Blutgefäße beim Fötus. Das Medikament wurde 1961 vom Markt genommen, aber nicht bevor mehr als 10.000 Babys mit verkürzten oder fehlenden Gliedmaßen und anderen Geburtsfehlern geboren wurden.

Viele dieser Kinder sind mittlerweile erwachsen und haben noch heute mit gesundheitlichen Folgen zu kämpfen. Glücklicherweise führte der Fehler zu massiven Reformen der Arzneimittelregulierung.

Chiralität findet sich in vielen Bereichen der Wissenschaft – von der Biochemie bis zur Mathematik. Shlian stieß auf das Konzept, als er begann, mit Forschern im Labor von Sharon Glotzer zusammenzuarbeiten. Glotzer, Chemieingenieurin an der University of Michigan, und ihre Kollegen untersuchen Strukturen auf Nanoebene, darunter auch solche, die sich selbst zusammensetzen können.

„Sie legen all diese polyedrischen, facettenreichen Formen – denken Sie an 20-seitige Würfel – in eine Schachtel und schütteln sie“, sagt Shlian. „Die Formen schmiegen sich alle irgendwie an und bilden eine Form.“ Eine andere Analogie könnte sein, wenn Sie sagen Legen Sie die Legos in einen Trockner und lassen Sie ihn eine Weile laufen, bevor Sie anhalten, um zu sehen, ob sich welche zusammenfügen und Formen bilden.

Ingenieure wie Glotzer können die Informationen, die sie aus diesen Experimenten gewinnen, nutzen, um zu verstehen, wie man neue Materialien erfindet, die zum Bau von Batterien oder sogar zur Unsichtbarkeit von damit beschichteten Objekten verwendet werden könnten. „Ein Großteil dieser Forschung liegt in ferner Zukunft“, sagt Glotzer auf ihrer Universitätsprofilseite, „aber die Grundprinzipien der Selbstorganisation, die meine Studenten und ich entdecken, legen den Grundstein für diese Zukunft.“

Diese Forschung inspirierte Shlian zu seinem Stück mit dem Titel „Apophenia“. Er erklärt, dass man, wenn man die durch Schütteln einer Schachtel mit Polyedern entstandene selbstorganisierte Form durchschneidet, möglicherweise einige der Muster sieht, die im Kunstwerk enthalten sind. „Apophenia“, eines von zehn Werken, die in der Ausstellung zu sehen sind, ist auf reinweißem Papier dargestellt, sieht aber aus wie ein Durcheinander geschliffener Edelsteine ​​oder wie die reflektierten Facetten in einem Kaleidoskop, wenn alle Farben verschwunden sind.

Der Betrachter mag Kacheln und Muster sehen, aber es ist eine Illusion. Die Formen weisen die Asymmetrie der Chiralität auf und sind Spiegelbilder, die nicht ganz übereinstimmen. „Bei ‚Apophenia‘ geht es eigentlich darum, Muster zu erkennen, wo Muster gar nicht existieren“, sagt Shlian.

Das Stück bringt auch Shlians Vision von Chiralität auf den Punkt, eine Perspektive, die die tragische Lektion von Thalidomid einbezieht.

„Es ist eine anmaßende Vorstellung, dass wir die Natur verstehen und über sie herrschen“, sagt er. „Chiralität lässt uns nachdenken: Verstehen wir wirklich, was im kleinen Maßstab passiert?“

Der typische Betrachter sieht diese Frage vielleicht nicht, wenn er die Flächen und Kurven von Shlians Skulpturen betrachtet, aber der Künstler hat nicht vor, etwas zu lehren. Wie seine Arbeit bei seinen wissenschaftlichen Mitarbeitern hofft er, Neugier zu wecken.

„Chirality“ wurde am 15. August eröffnet und bleibt bis zum 16. Januar 2017 in der National Academy of Sciences in 2101 Constitution Ave., NW, Washington, DC zu sehen. Erfahren Sie mehr über Shlians Arbeit in diesem aufgezeichneten Künstlergespräch und auf seiner Website.

Erhalten Sie jeden Wochentag die neuesten Geschichten in Ihrem Posteingang.

Maris Fessenden | | MEHR LESEN

Maris Fessenden ist eine freiberufliche Wissenschaftsjournalistin und Künstlerin, die kleine Dinge und weite offene Räume schätzt.