Nei cristalli il segreto del progresso tecnologico

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Cristalli di materiale biologico

Quando nel 1914 Max von Laue ottenne il premio Nobel per i suoi studi sulla diffrazione dei raggi X nei cristalli, probabilmente non immaginava quale grandiosa ripercussione avrebbe avuto il suo lavoro sulla nostra vita quotidiana. La moderna cristallografia a raggi X, sorta da quei primi studi del XX secolo, è infatti oggi fulcro di molte ricerche di punta della scienza e base per lo sviluppo di nuovi prodotti, dalle schede di memoria per i computer ai componenti per automobili, dall’abbigliamento “intelligente” dotato di sensori per controllare la temperatura corporea, a “nano” compresse capaci di purificare l’acqua in modo efficace. L’anno internazionale della cristallografia, il 2014, vuole rendere merito a questa disciplina e allo stesso tempo promuovere con maggiore impulso la ricerca in questo ambito.

PROTEINE E DNA ALLA LUCE DEI CRISTALLI – Il grande pregio degli studi di Von Laue è stato quello di offrire al mondo scientifico un metodo portentoso per indagare i composti: crearne cristalli. Infatti, la maggior parte dei composti possono cristallizzare, e osservando come diffraggono i raggi X in questa forma, possiamo risalire con precisione all’esatta posizione degli atomi e quindi alla struttura della materia.
Fu così che Dorothy Hodgkin nel 1937 risolse la struttura del colesterolo, poi della penicillina, della vitamina B12 e dell’insulina. Mentre gli esperimenti di diffrazione condotti da Rosalind Franklin permisero a Watson e Crick di risalire alla struttura del DNA.

NANO-SPUGNE CHE ASSORBONO CO2 – «Non si immagina quanto siano svariati oggi i campi di applicazione della cristallografia, dalla chimica alla fisica fino all’esplorazione spaziale – spiega Alessia Bacchi, vice presidente dell’Associazione europea di cristallografia -. Molte sfide per il futuro siamo in grado di affrontarle proprio grazie allo studio dei cristalli. Prendiamo in esame il tema molto attuale delle risorse energetiche: la cristallografia potrebbe risultare strategica per mettere a punto nuovi materiali che rendano più efficienti pannelli solari, moduli fotovoltaici o impianti eolici. Ancora, sono attualmente allo studio particolari spugne, dette “nano”spugne, in grado di assorbire idrogeno e rilasciarlo all’occorrenza:  un materiale di frontiera rivoluzionario che potrebbe fare dell’idrogeno un combustibile efficace per le auto. Queste stesse spugne potrebbero funzionare anche con altri gas, come la Co2 ed essere impiegate, in questo caso, come filtri per depurare un’emissione.

Lo studio dei cristalli ai raggi X permette di analizzare i suoli e indirizzare la ricerca nel settore agro-alimentare, consente di comprendere i meccanismi biomolecolare e di mettere a punto nuovi farmaci. Nel 2012 è stato fatto il primo esperimento di cristallografia al di fuori della Terra, su Marte: il veicolo esplorativo Curiosity ha analizzato campioni di suolo marziano grazie a un diffrattometro».

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Nel 2012 il veicolo esplorativo Curiosity ha utilizzato un diffrattometro per analizzare campioni del suolo di Marte. E’ emerso che il suolo marziano è molto simile per composizione a quello delle Hawaii

I CRISTALLI CONTANO: LO RICORDA L’IYCr2014 – Nonostante sia alla base del progresso tecnologico, oggi non solo la cristallografia è poco conosciuta al grande pubblico, ma il suo insegnamento risulta carente. Continua Bacchi: «In ambito accademico notiamo che l’insegnamento della cristallografia si stia affievolendo: mentre si dà molto spazio alle sfide applicative, le basi teoriche vengono sacrificate. Assistiamo a una differenza di passo tra università e mondo industriale, soprattutto farmaceutico, che preme perché la ricerca vada avanti.
Certo, va riconosciuto che Parma, in questo panorama generale, va in controtendenza, ha una lunga tradizione in questa disciplina e ad oggi rappresenta un centro di eccellenza nazionale e internazionale.

Attraverso l’Anno internazionale di cristallografia (IYCr2014), organizzato congiuntamente dall’Unione Internazionale di Cristallografia (IUCr) e UNESCO, intendiamo riconsegnare a questa disciplina il giusto spazio, offrirle più ampio respiro e stimolare un risveglio accademico. Intendiamo promuovere la collaborazione internazionale tra scienziati di tutto il mondo e progetti di ricerca che coinvolgano anche paesi in via di sviluppo».

LE SFIDE PER IL FUTURO - Intanto il calendario dell’IYCr2014 si snoda tra convegni, seminari ed eventi aperti anche al grande pubblico. Per far capire che i cristalli non sono solo preziosi per la loro bellezza, come diamanti e rubini ci suggeriscono, ma lo sono anche e soprattutto per i progressi tecnologici della nostra società.

Valeria Nervegna

Foto da: iycr2014.it – wikipedia.org

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