IYCr 2014 | Anno Internazionale della Cristallografia

Nel luglio 2012 l'Assemblea Generale delle Nazioni Unite ha adottato la risoluzione di dichiarare il 2014 come Anno Internazionale della Cristallografia, a 100 anni dal conferimento del premio Nobel per la scoperta della diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli.

L'Associazione Italiana di Cristallografia vuole celebrare il 2014 con una serie di eventi rivolti a tutti per illustrare come nel corso di questi 100 anni la cristallografia ha rivestito un ruolo cruciale e strategico nello sviluppo delle scienze molecolari di base e applicate per la scienza dei materiali, le nanotecnologie, le scienze mineralogiche, le scienze farmaceutiche, la biologia molecolare.

Una nuova visione del mondo

Cento anni fa una catena di brillanti esperimenti e geniali intuizioni ha aperto la strada alla possibilità di comprendere le proprietà delle sostanze attraverso la visualizzazione della struttura tridimensionale delle molecole.

Il 21 aprile 1912 Max Von Laue e due suoi giovani assistenti illuminarono con raggi X un cristallo di blenda, un minerale costituito da solfuro di zinco, e scoprirono che i raggi venivano sparpagliati in una costellazione di macchie scure su una lastra fotografica: il cristallo deviava i raggi X in fasci con direzioni precise. Qualche mese più tardi William Lawrence Bragg, usando uno strumento costruito dal padre William Henry, professore di fisica a Leeds, replicò l’esperimento usando cristalli di cloruro di sodio e formulò un’interpretazione che avrebbe segnato la nascita della cristallografia moderna e della chimica contemporanea. Grazie alla sua teoria innovativa, a soli 23 anni, William Lawrence scoprì la struttura della disposizione degli atomi in un cristallo di cloruro di sodio. Fino ad allora nessuno conosceva la struttura intima della materia: la scoperta portò William Lawrence a conseguire il Premio Nobel per la Fisica nel 1915, assieme a suo padre. A quel tempo William Lawrence aveva 25 anni, il più giovane vincitore del Premio Nobel della storia.

Negli anni successivi la comunità scientifica si gettò con entusiasmo a sperimentare la nuova tecnica, rivelando la struttura atomica di sostanze di grandissimo interesse: i Bragg mostrarono che il diamante è costituito da atomi di carbonio legati in una solidissima rete tetraedrica che conferisce al materiale le proprietà per cui è noto. Nel 1929 Kathleen Lonsdale rivelò che i derivati del benzene sono planari, mettendo fine al mistero sul tipo di legame presente negli idrocarburi aromatici.

Nel 1945 Dorothy Hodgkin svelò la struttura molecolare della penicillina, permettendo lo sviluppo della prima famiglia di antibiotici, e più tardi determinò la struttura della vitamina B12, dell’insulina, della ferritina e del virus del mosaico del tabacco, gettando le basi della moderna scienza farmaceutica, e meritando il Premio Nobel per la Chimica nel 1964. Nel 1953 Rosalind Franklin, James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins condussero esperimenti che portarono alla determinazione della struttura a doppia elica del DNA, e per tale scoperta Watson, Crick e Wilkins ottennero il Premio Nobel per la Medicina nel 1962. Con un lavoro impressionante durato decenni Max Perutz e John Kendrew nel 1959 determinarono la struttura della mioglobina e dell’emoglobina, le proteine che permettono di trasportare l’ossigeno nel sangue, chiarendo le basi molecolari della respirazione; Perutz e Kendrew furono insigniti del Premio Nobel per la Chimica nel 1962. L’epopea trionfale della cristallografia proseguì con vette segnate da 28 Premi Nobel fino a rivelare il meccanismo di funzionamento dei ribosomi, i macchinari molecolari sedi della trascrizione del codice genetico nella sintesi proteica, la cui struttura è stata scoperta da Ada Yonath, Thomas Arthur Steitz e a Venkatraman Ramakrishnan grazie a un colossale lavoro durato anni che ha fruttato loro il Premio Nobel per la Chimica nel 2009.

La cristallografia ha portato la visione molecolare nella scienza, ha popolato di immagini e strutture la chimica moderna, la biologia molecolare, le scienze farmaceutiche, la fisica dello stato solido. 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.

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