Presso il Salone delle Scuderie del Palazzo della Pilotta a Parma sarà
aperta fino al 30 novembre la mostra CRISTALLI!,
dedicata a celebrare i 100 anni trascorsi da quando una serie di intuizioni ed esperimenti
sui cristalli hanno aperto la via alla cristallografia moderna.
La mostra si
articola in 12 differenti sezioni che trattano numerosi aspetti della
cristallografia, dalla bellezza dei minerali e dei meteoriti alle tecniche di
studio delle molecole allo stato solido, dal concetto di simmetria nel mondo
che ci circonda alla crescita di cristalli per la realizzazione di dispositivi
innovativi. La mostra ha un esplicito carattere divulgativo, anche se non
tralascia l’approfondimento di molti aspetti scientifici rilevanti.
La collezione di minerali e meteoriti dell’Università di Parma, i cristalli
nella vita quotidiana, e le nuove tecnologie basate sulla preparazione di
materiali cristallini innovativi sono certamente alcune delle sezioni forti
della mostra. Sarà possibile vedere alcuni splendidi minerali come i frammenti
di geodi ametista e globuli di malachite, ma anche cristalli giganti di zucchero
e di silicio, e di apprezzarne la bellezza delle simmetrie e dei colori.
Al termine del percorso della mostra, nei giorni di sabato e domenica, una
serie di piccoli esperimenti scientifici mostrerà diversi aspetti curiosi delle
cristallizzazioni permettendo anche ai piccoli di ogni età di comprendere
meglio il principio che regola la formazione dei cristalli, e anche di imparare
come creare in casa bellissimi cristalli.
Il catalogo, curato ed elegante, propone una sintesi dei
materiali in esposizione nelle sezioni, ed approfondisce alcuni aspetti della
storia e delle applicazioni della cristallografia con il corredo di bellissime
foto di gemme e minerali.
Da dove nasce l’esigenza di questa mostra?
“Si può, io credo, anticipare che il chimico del futuro che è interessato nella
struttura delle proteine, degli acidi nucleici, dei polisaccaridi e altre sostanze complesse ad alto peso molecolare farà affidamento su una nuova chimica strutturale, che coinvolge precisi rapporti geometrici tra gli atomi nelle molecole e la rigorosa applicazione dei nuovi principi strutturali, e che grandi progressi saranno raggiunti,attraverso questa tecnica, nell’approccio, con metodi chimici ,a problemi riguardanti la biologia e la medicina”.
Questo pronunciava Linus Pauling nel 1954 durante la cerimonia di consegna del premio Nobel che lo avrebbe consacrato come uno dei fondatori dell’approccio chimico strutturale alla biologia molecolare. Il pensiero di Pauling può essere ricondotto a un principio scientifico di base nella Chimica contemporanea: il ricercatore chimico non può prescindere dalla conoscenza della struttura tridimensionale dei sistemi che manipola. Lo sviluppo della cristallografia nasce quindi dalla necessità di conoscere come gli atomi sono disposti nella materia e come, attraverso il loro legame essi diano origine a molecole discrete. Attraverso lo studio strutturale è così possibile avere un modello su scala atomica della materia in grado di prevedere fenomeni quali le reazionifra molecole o le proprietà dei materiali.
Dall'emoglobina alla scoperta del DNA
Quando Pauling pronunciava quelle parole erano passati poco più di quarant’anni da quando nel 1912 Max Von Laue e due suoi giovani assistenti illuminavano con raggi X un cristallo di blenda, osservando la comparsa di una serie di macchie discrete su una lastra fotografica posta alle spalle del cristallo stesso. Questo esperimento fondamentale evidenziò la capacita dei cristalli di diffrangere i raggi X, premettendo due anni dopo al giovane studente ventitreenne William Lawrence Bragg di determinare la struttura cristallina di NaCl.
Questi due brillanti esperimenti spalancarono la strada a un pensiero nuovo, e diedero inizio a una rivoluzione scientifica che segnò la nascita di un nuovo modo di concepire la chimica, la fisica e la biologia. Se fino ad allora nessuno possedeva strumenti per poter accedere alla struttura tridimensionale della materia a livello atomico, negli anni successivi alle osservazioni di Bragg e Laue la comunità scientifica si gettò con entusiasmo a
sperimentare e sviluppare la nuova tecnica, permettendo la determinazione della
struttura dei materiali di maggior interesse per la chimica del tempo. Kathleen Lonsdale scoprì nel 1929 che i
derivati del benzene sono planari, mentre Dorothy
Hodgkin nel 1945 svelò la struttura molecolare della penicillina,
permettendo lo sviluppo della prima famiglia di antibiotici. Più tardi, la
Hodgkin determinò la struttura dell’insulina, della vitamina B12, della
ferritina e del virus del mosaico del tabacco, gettando così le basi della
moderna scienza farmaceutica. Gli anni ’50 furono strepitosi per lo sviluppo
della cristallografia: nel 1953 Rosalind
Franklin, James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins condussero gli esperimenti che portarono alla
determinazione della struttura a doppia elica del DNA.
Con un lavoro impressionante durato decenni Max Perutz e John Kendall nel 1959
determinarono la struttura della mioglobina e dell’emoglobina, chiarendo le
basi molecolari della respirazione. Non da ultimo, è da citare il Premio Nobel
per la Chimica assegnato nel 2009 Ada Yonath, Thomas Arthur Steitz e a
VenkatramanRamakrishnan per i loro studi volti a rivelare la struttura dei
ribosomi, permettendo così una più approfondita comprensione dei meccanismi di
manipolazione del corredo genetico degli organismi.E’ straordinario il fatto
che in questi ultimi 100 anni sono stati ben 28 i Premi Nobel assegnati a studi
di ispirazione cristallografica.
Negli ultimi decenni la cristallografia ha vissuto una rapida evoluzione,
pur mantenendo la sua iniziale vocazione di indagare la struttura della
materia. Le tecniche basate sulla diffrazione dei raggi X si sono sviluppate al
punto di consentire lo studio di sistemi cristallini sempre più complessi, e si
sono spinte verso sistemi disordinati, nanostrutturati, persino amorfi. Alle
tecniche diffrattometriche si sono aggiunti diversi metodi, quali ad esempio le
spettroscopie di assorbimento X e vibrazionali, le tecniche di microscopia e
diffrazione elettronica, i metodi computazionali, che oggi il cristallografo
utilizza per fornire una visione più completa della struttura della materia. Lo
sviluppo di grandi centri di ricerca come quelli basati sulla luce di sincrotrone
ha permesso di affrontare problemi di frontiera e di forte impatto per la
nostra vita quotidiana come l'analisi della struttura delle macromolecole
biologiche per la progettazione di farmaci, la definizione delle correlazioni
tra struttura e proprietà per la progettazione di materiali all’avanguardia per
l’elettronica, l’optoelettronica, il magnetismo, lo studio e la datazione di
manufatti di rilevanza archeologica o l’analisi di rocce lunari e meteoriti.
La cristallografia ha dunque portato la visione atomica e molecolare nella
scienza, ha popolato di immagini e strutture la chimica moderna, la biologia
molecolare, le scienze farmaceutiche, la fisica dello stato solido: la Scienza
moderna ha talmente incorporato questa nuova visione del mondo che ormai
qualsiasi nuova idea non può prescindere da un’interpretazione strutturale.
Grazie alla cristallografia moderna in questi 100 anni l’immaginario
scientifico si è arricchito di splendide architetture molecolari, di
meravigliose simmetrie, e il concetto di relazione tra forma e funzione si è
esteso dal mondo macroscopico delle macchine meccaniche e degli organismi
biologici al microscopico mondo delle macchine molecolari, dove dettagli grandi
quanto un decimiliardesimo di metro determinano con precisione inesorabile le
proprietà di un materiale per l’elettronica, l’efficacia di un farmaco, la
funzione di un enzima.
La mostra CRISTALLI! celebra proprio questa storia recente, una storia
popolata di passione per la ricerca e grandi scoperte che hanno aperto nuove
vie alla scienza e alla tecnologia, ancora in espansione in questo scorcio di
inizio secolo. Si tratta di una mostra energica, completa, attraverso la quale
si entra in un mondo fatto di geometrie, di colori, di alta tecnologia.
Il
visitatore esce con la consapevolezza di essere entrato in un mondo magico, di
essere stato introdotto, anche solo per pochi momenti, dentro una disciplina
che ha saputo raccogliere attorno a se non solo l’ingegno ma anche l’entusiasmo
di tanti ricercatori in tutto il mondo che hanno contribuito, in un solo
secolo, a cambiare il volto della chimica, della biologia molecolare, della
medicina, della scienza dei materiali.
Matteo Tegoni
Per chi volesse maggiori informazioni e contatti:
http://cristalli.unipr.it/
https://www.facebook.com/mostraCristalli
[email protected]
Orari:
martedì-giovedì ore 10-12
venerdì ore 10-12 e 15-18
sabato e somenica ore 10-18
Ingresso gratuito
Catalogo: http://www.mupeditore.it/saggistica/divulgazione_scientifica/cristalli.aspx