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locandina_anno_cristallografia_2014Il 2014 sarà l’Anno Internazionale della Cristallografia (IYCr 2014). Lo ha decretato l’Assemblea Generale delle Nazioni Unite riconoscendo in questo modo il grande contributo che tale disciplina ha dato alla comprensione dei fenomeni fondamentali alle base dello studio della materia e dei processi vitali.

Un atto dovuto. Sono trascorsi infatti 100 anni dalla nascita della cristallografia moderna cominciata con la scoperta di Max Von Laue della diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli, ma anche 400 dall’osservazione di Keplero (era il 1611) della struttura simmetrica dei cristalli di ghiaccio che diede il via allo studio più ampio sul ruolo della simmetria nella materia in questione.

Gli inizi

I raggi X erano stati scoperti alla fine del XIX secolo, ma era il 1912 quando Max Von Laue assieme a due suoi giovani assistenti illuminò con raggi X un cristallo di blenda, un minerale costituito da solfuro di zinco, ottenendo una serie di macchie scure su una lastra fotografica. Era la prova che il cristallo deviava i raggi X in fasci secondo direzioni precise. E il punto zero che apriva la strada verso nuovi e smisurati campi di indagine dalle più svariate applicazioni. Qualche mese dopo Von Laue William Lawrence Bragg replicò l’esperimento usando uno strumento costruito dal padre William Henry, professore di fisica, su cristalli di cloruro di sodio e l’interpretazione dei risultati che ne dette segnò la nascita della strutturistica chimica anche se forse nemmeno lui si rendeva conto fino a che punto.

Da questi primi tentativi di indagine “cristallografica”, si capì che le sostanze esistenti in forma cristallina sono l’opportuno diaframma per provocare la diffrazione dei raggi X e che dalle immagini è possibile risalire al tipo e alla disposizione spaziale degli atomi componenti la sostanza stessa.
I traguardi raggiunti da allora in questo campo sono stati tanti, così come premi Nobel assegnati (ben 29!) per scoperte ad esso collegate. Oltre ai già citati Laue (1914) e Bragg (1915) ricordiamo Kendrew e Perutz per la scoperta della struttura dell’emoglobina e di altre proteine globulari nel 1962, Crick, Watson e Wilkins per la struttura a doppia elica del DNA nel 1964 e Doroty Hodgkin per la struttura della penicillina e della vitamina B12, giusto per citarne alcuni tra i più datati effettuati con strumenti ancora alla loro infanzia.

Col passare del tempo anche la cristallografia ha saputo sviluppare strumenti sempre più complessi per determinare la struttura dei sistemi in esame. E così, alle lampade per la produzione di deboli fasci di raggi X si sono affiancati i più moderni acceleratori di particelle come i sincrotroni e le sorgenti di neutroni. Di fatto si tratta di utilizzare macchine gigantesche per studiare una scala di distanze atomiche. Può sembrare paradossale, ma anche questa è stata un’evoluzione necessaria a dare nuovi impulsi alle ricerche cristallografiche. Grazie a questi “giganti” sono arrivati infatti i Nobel di Ramakrishnan, Steitz e Yonath per la struttura del ribosoma nel 2009 e di Lefkowitz e Kobilka per la determinazione della struttura e funzione dei recettori di proteine G transmenbrana nel 2012.
In questo breve excursus non si può non ricordare poi anche Giulio Natta, che si aggiudicò Nobel per la chimica assieme a Ziegler nel 1963, fondando gran parte dei suoi studi su tecniche cristallografiche.

La cristallografia oggi

Come dimostrato dai risultati più recenti delle indagini cristallografiche, la possibilità di concretizzare anche le strutture più complesse in modelli tridimensionali ha permesso di rendere immaginabili atomi e molecole, “vederli” come singoli elementi e come elementi che si organizzano nell’impalcatura cristallina. Le rappresentazioni tridimensionali dei ribosomi o delle proteine G non sono che i casi più suggestivi ed emblematici. Ma oggi non vi è area della scienza, dalla fisica alla chimica, dalla biologia alla medicina, alla mineralogia, alla scienza dei materiali, che non sia toccata dalla cristallografia.
E non si può dire che per ciascuna di esse si stata qualcosa di diverso da una piccola rivoluzione. Se oggi sappiamo che le proprietà possedute dai materiali sono dovuti non solo alla loro costituzione chimica, ma anche alla loro struttura, ovvero al modo con cui i loro componenti, atomi o molecole, sono disposti nello spazio lo dobbiamo a tutti quelli che hanno dedicato la loro vita a cercare di comprendere e sfruttare i dati raccolti con i metodi cristallografici. E questo oggi ci permette non solo di studiare la materia esistente ma anche di progettare e mettere a punto nuove molecole e

Un anno di celebrazioni

Il riconoscimento del ruolo della cristallografia da parte dell’ONU non è fine a se stesso ovviamente. Con l’IYCr 2014 ci si prefigge l’obiettivo di:
sensibilizzare l’opinione pubblica sulla scienza della cristallografia e su come si rafforza la maggior parte dei progressi tecnologici nella nostra società moderna
stimolare i giovani attraverso mostre pubbliche, conferenze e dimostrazioni pratiche nelle scuole, illustrare l’universalità della scienza, intensificare il programma Cristallografia in Africa e creare progetti simili in Asia e America Latina, incoraggiare la collaborazione internazionale tra scienziati di tutto il mondo, in particolare i contributi Nord-Sud, promuovere la conoscenza e la ricerca in cristallografia e le sue connessioni con le altre discipline, coinvolgere il grande sincrotrone e gli impianti di radiazione dei neutroni in tutto il mondo nelle celebrazioni dell’ IYCr 2014, includendo il progetto SESAME (Luce di Sincrotone per Scienze Sperimentali e Applicate in Medio Oriente), sostenuto dall’UNESCO.

Una serie di obiettivi così ambiziosa non può che comportare un grande sforzo di collaborazione internazionale e multidisciplinare. In molti dei Paesi più grandi, i Comitati Nazionali per la Cristallografia hanno già sviluppato ottimi materiali didattici che illustrano l’impatto della cristallografia sulla società. L’ IYCr 2014 sarà impiegato dall’Unione Internazionale di Cristallografia (IUCr) e dai suoi Consociati Regionali come un’opportunità per identificare ed organizzare quei materiali per un utilizzo più ampio (con traduzione nelle lingue maggiori). È stato istituito un sito internet dedicato all’IYCr 2014 per diffondere quei materiali: http://www.iycr2014.org/ ed alcuni saranno sviluppati in mostre e dimostrazioni. Tale progetto produrrà e sosterrà intense collaborazioni internazionali.

L’IYCr 2014 avrà una notevole componente educativa rivolta a studenti di tutte le età. I Paesi che hanno esperienza nella conoscenza cristallografica organizzeranno e parteciperanno alla formazione nei Paesi che non hanno un’ampia comunità cristallografica. L’IUC ha già tenuto molti proficui laboratori e corsi per fornire tale istruzione, e durante l’IYCr del 2014 organizzerà corsi in Africa, Sud America e Asia.
Sono previste mostre itineranti per studenti, sia in Africa, Asia e America Latina in collaborazione con i produttori di diffrattometro. Queste esposizioni avranno un fulcro in ogni regione. Dal centro, l’esibizione si muoverà verso università selezionate con due o tre istruttori; per le altre università, saranno elargite borse di studio agli studenti per assistere alla mostra regionale nel centro. L’esibizione includerà manifesti e conferenze o seminari, insieme ad esperimenti pratici compreso l’uso di diffrattometri mobili. Le dimostrazioni saranno anche collegate ad una successiva borsa di studio dopo il 2014. Tale attività accrescerà la conoscenza mondiale della cristallografia e, a più lungo termine, avrà un impatto sulle collaborazioni internazionali e sul progresso mondiale delle tecnologie basate sulla scienza.

I 43 Organismi che si uniformano all’IUCr, in rappresentanza di 52 Paesi, e i suoi tre Consociati Regionali sono stati invitati a proporre idee per attività idonee. Le proposte saranno elencate sul sito internet dell’IYCr 2014. Tra questo non mancheranno: esibizioni itineranti, il lancio di una rivista ad accesso gratuito sulla cristallografia, dimostrazioni cristallografiche per le scuole di ogni ordine e grado, articoli alla stampa, programmi televisivi e radiofonici ed eventi divulgativi per far conoscere il contributo che la cristallografia rende all’economia globale e alla società.

In Italia sono già in programma eventi scientifici a carattere nazionale e locale nonché iniziative didattiche e divulgative tra cui la pubblicazione di un libro gratuito per studenti e insegnanti. Il sito dell’Associazione Italiana di Cristallografia (http://www.iycr2014.it/) raccoglierà eventi e materiale nel sito per tenerne traccia.

Il sito internet IYCr 2014 includerà invece collegamenti a tutte le celebrazioni nazionali sulla cristallografia in tutto il mondo e all’elenco delle attività dell’IYCr 2014.

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