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4 ottobre 2013

Università di Padova. Anno Internazionale della Cristallografia: Mostra Cristalli

Università di PADOVA – All’Università di Padova Anno Internazionale della Cristallografia – 2014 Mostra Cristalli 6 ottobre 2013 – 28 Febbraio 2014

Cristalli e Cristallografia

Cristalli e Cristallografia

Sale espositive, Centro di Ateneo per i Musei dell’Università di Padova

In sinergia con discipline scientifiche ben consolidate, come la Matematica, la Fisica, la Chimica, la Mineralogia e le Scienze della Vita, la Cristallografia ha contribuito nell’ultimo secolo allo sviluppo della Scienza e costituito la base per scoperte di elevata rilevanza scientifica ed applicativa. Da disciplina puramente descrittiva e di catalogazione, di stile “ottocentesco” e Linneano, grazie allo sviluppo di teorie raffinate e all’avanzamento di nuove tecniche strumentali e di calcolo, all’alba del terzo millennio la Cristallografia rappresenta una risorsa fondamentale per numerose altre discipline, tra cui le Scienze dei Materiali, le Biotecnologie, la tutela dei Beni Culturali, e tante altre. Computer, cellulari, e farmaci moderni non esisterebbero senza l’apporto fornito dai cristallografi che operano nei diversi ambiti di ricerca, utilizzando le più avanzate tecniche strumentali disponibili, per lo più basate sul fenomeno della diffrazione da cristalli, osservata per la prima volta appunto 100 anni fa.

Per testimoniare il valore scientifico di questa disciplina, il 2014 è stato ufficialmente dichiarato dalle Nazioni Unite l’Anno nternazionale della Cristallografia: le celebrazioni saranno organizzate congiuntamente dall’ International Union of Crystallography (IUCr, www.iucr.org), che promuove la cooperazione fra i cristallografi e le loro associazioni, attive in oltre 80 Paesi, e dall’UNESCO, che intende collegare le celebrazioni di IYCr2014 con il precedente Anno Internazionale della Chimica (2011) ed il futuro Anno Internazionale della Luce (2015).

In ambito nazionale, le celebrazioni di IYCr2014 sono coordinate dall’Associazione Italiana di Cristallografia e coinvolgono molte Sedi Universitarie e Istituti di Ricerca. L’elenco completo delle attività sarà presto disponibile sul sito dell’Associazione: cristallografia. Tra queste, un’ampia mostra di carattere divulgativo sui vari aspetti della Cristallografia storica e moderna, organizzata presso l’Università di Padova (sede storica di importanti studi cristallografici) nel periodo Ottobre 2013 – Febbraio 2014 dal titolo CRISTALLI! Geoscienze Università di Padova sarà resa itinerante ed allestita presso numerose altre Sedi, tra cui l’Università dell’Insubria a Como, l’Università di Parma, l’Università della Calabria ad Arcavacata di Rende, l’Università di Napoli, e l’Università di Firenze

La scelta del 2014, tutt’altro che occasionale, intende celebrare il premio Nobel per la Fisica assegnato a Max von Laue (1914) per la scoperta della diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli, immediatamente seguito (1915) da quello di William Henry e William Lawrence Bragg (padre e figlio) per l’analisi della struttura cristallina tramite raggi X: dobbiamo infatti a W.L. Bragg la legge fondamentale, nλ = 2d sinθ, che mette in relazione le distanze tra i piani atomici nel cristallo (d), la lunghezza d’onda dei raggi X usati come sonda (λ) e l’angolo di diffrazione (2θ). Le straordinarie osservazioni di von Laue e dei Bragg hanno aperto la porta ad un secolo di Cristallografia strutturale basata sulla diffrazione dei raggi X, mediante la quale si sono sviluppate le teorie e i metodi sperimentali utilizzati per la profonda comprensione dell’organizzazione degli atomi in molecole e solidi estesi. L’accessibilità agli accurati risultati cristallografici su molecole e strutture cristalline, raccolti a livello mondiale in specifiche banche dati, permette l’interpretazione a livello atomico e molecolare del comportamento chimico-fisico di materiali, farmaci e persino di biomolecole complesse (come proteine e virus), permettendo il design e l’ingegneria molecolare delle loro funzionalità e reattività.

Molte delle tappe fondamentali della Storia della Cristallografia sono state giustamente riconosciute da Premi Nobel per la Fisica o per la Chimica People, tanto che la Cristallografia rimane una delle Scienze interdisciplinari che ha prodotto più premi Nobel (quasi una trentina!) per contributi scientifici a larga ricaduta.

Ricordiamo fra gli altri Peter J.W. Debye (premio Nobel per la Chimica nel 1936), padre degli studi di molecole e gas mediante metodi diffrattometrici, George P. Thomson (premio Nobel per la Fisica nel 1937) per la scoperta della diffrazione degli elettroni da cristalli, Linus C. Pauling (premio Nobel per la Chimica nel 1954), per la sua straordinaria interpretazione della natura dei legami chimici e della cristallochimica di strutture complesse, Francis H.C. Crick e James D. Watson (premi Nobel per la Medicina nel 1962) per la determinazione della struttura tridimensionale del DNA, Max F. Perutz (premio Nobel per la Chimica nel 1962) per lo studio strutturale delle proteine globulari, Dorothy C. Hodgkin (premio Nobel per la Chimica nel 1964) per la determinazione strutturale di importanti sostanze biochimiche, tra cui penicillina, colesterolo, vitamina B12, insulina, Herbert A. Hauptman e Jerome Karle (premi Nobel per la Chimica nel 1985) per il loro apporto agli innovativi metodi diretti, altamente performanti, di determinazione strutturale, Harold W. Kroto (premio Nobel per la Chimica nel 1996) per la scoperta dei fullereni e l’apertura al nuovo mondo del carbonio nanostrutturato, Ada E. Yonath (premio Nobel per la Chimica nel 2009) per gli studi sulla struttura e la funzione dei ribosomi, ed infine Dan Shechtman (premio Nobel per la Chimica nel 2011) per la scoperta dei quasicristalli.

La celebrazione internazionale del 2014 vuole pertanto rappresentare non solo un tributo ai numerosi cristallografi anche italiani che, dopo von Laue, hanno reso la Cristallografia una Scienza fondamentale, ma anche mostrare le ampie ricadute che le metodologie cristallografiche hanno prodotto.

Molti di noi sono affascinati dai cristalli naturali per la loro bellezza, forma, colore e lucentezza o trasparenza. I cristalli e le gemme sono spesso valorizzati nelle vetrine dei musei, incastonati in scettri e diademi regali o, più semplicemente, adornano gioielli ed ornamenti quotidiani. Ma i cristalli non hanno solo un valore squisitamente estetico. Che noi ce ne rendiamo conto o no, i cristalli sono ovunque intorno a noi: ghiaccio, sale, zucchero, aspirina, metalli, plastiche, illuminatori LED, memorie di PC, cellulari e schermi televisivi sono costituiti da materiali cristallini. La Cristallografia, esplorando a livello atomico la struttura dei cristalli rende possibile la comprensione della natura stessa della materia, la definizione delle loro proprietà, ed infine la sintesi di specie con nuove ed interessanti applicazioni. Senza la conoscenza strutturale derivata da dati diffrattometrici, non esisterebbero materiali innovativi, non si assisterebbe allo sviluppo di nuovi farmaci, non si comprenderebbero l’attività delle molecole biologiche, la chimica supramolecolare, la mineralogia planetaria e di altissima pressione, l’autoassemblamento dei materiali biomimetici e fotonici, etc.: non è esagerato affermare che la Cristallografia oggi riveste in qualche modo un ruolo fondamentale in diverse attività di ricerca di frontiera.

Guardando al futuro, le sfide dichiarate della Cristallografia sono le stesse segnate in agenda dal “Millennium Development Goals” delle Nazioni Unite Millenniumgoals: riduzione della povertà, accesso a cibo ed acqua pulita, sviluppo della salute e transizione verso sorgenti di energia autosostenibili. Lo sforzo è quindi rivolto verso l’estensione delle applicazioni, delle tecniche e delle conoscenze cristallografiche in settori connessi con l’agricoltura, la produzione di cibo, il riciclo dei rifiuti, lo sviluppo di farmaci e di cure per uomini, animali e piante, la produzione di energia sostenibile e la cattura della CO2. E’ un dato di fatto che tutte le tecnologie innovative basate su materiali avanzati e molecole per la salute (nano- e bio-tecnologie) sono necessariamente collegate a caratterizzazioni sperimentali di tipo cristallografico. E’ quindi utile e doveroso che le celebrazioni internazionali di IYCr2014 mostrino o ricordino a tutti noi l’importanza presente e futura di questa affascinante, stimolante e impegnativa disciplina.

Il  percorso

La mostra vuole presentare, con un linguaggio divulgativo, i vari aspetti della cristallografia, la sua evoluzione storica e le ampie applicazioni passate e future. Si articola in diverse sezioni che introducono il visitatore a questo mondo variegato e complesso. “CRISTALLI” e “SIMMETRIA”: si spiega, in modo intuitivo, la natura periodica delle strutture atomiche e molecolari e la loro descrizione cristallografica. “CRISTALLI OGGETTI DI DESIDERIO”: si espone il lato più estetico e affascinante dei cristalli, sia naturali sia gemme lavorate. “LA STORIA DELLA CRISTALLOGRAFIA”: si ripercorre l’evoluzione degli studi cristallografici dal 1600 ai giorni nostri, con particolare enfasi sui contributi dei cristallografi Italiani. “UNO SGUARDO AI CRISTALLI”: si penetra nella magia dell’osservazione microscopica dei cristalli, fino a mostrarne la intima natura atomica. “LA VITA DEI CRISTALLI”: si invita a pensare alla sequenza di nucleazione, crescita e dissoluzione dei cristalli, in analogia con gli organismi viventi. “DIFFRAZIONE” e “CRISTALLOCHIMICA”: si illustrano l’analisi delle strutture cristalline e  gli stretti rapporti fra struttura e proprietà fisiche e chimiche. “I CRISTALLI DELLE MOLECOLE DELLA VITA”: ci si addentra nei segreti della biocristallografia, cioè lo studio fondamentale di farmaci, proteine e virus. “CRISTALLI E SOCIETA’ ”: si spiegano le più avanzate applicazioni delle conoscenze cristallografiche a nuovi materiali, nanotecnologie e produzioni industriali. “I CRISTALLI NELLA TERRA E NEL SISTEMA SOLARE”: ci si addentra nello studio dei primi cristalli formati nel sistema solare e nelle profondità terrestri. “I CRISTALLI E LA CRISTALLOGRAFIA NELL’ARTE”: si raccontano i cristalli come materiali per gli artisti e la cristallografia come loro fonte di ispirazione.

L’esposizione si conclude con il “Lapidario”, splendida raccolta di poesie dell’importante poetessa spagnola Clara Janés, affiancate dai cristalli che le hanno evocate. Nel catalogo della mostra, il “Lapidario” è stato curato e tradotto da Antonella Cancellier.

Sono previste visite guidate per le scuole e per gruppi, previa prenotazione ai recapiti segnalati nel dépliant informativo qui allegato.

Saranno organizzate alcune conferenze sui temi trattati in mostra, che si terranno durante il periodo espositivo.

Comitato Organizzatore

Gilberto Artioli, Ross John Angel, Antonella Cancellier, Alberto Carnera, Alessandro Guastoni, Gianmario Molin, Giulio Peruzzi, Luciano Secco, Giuseppe Zanotti.

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