Cristallografia: la visione a raggi X

L'ONU, l'Organizzazione delle Nazioni Unite, ha dichiarato il 2014 Anno Internazionale della Cristallografia. A differenza di precedenti celebrazioni che hanno riguardato campi del sapere noti a tutti - si pensi agli Anni Internazionali dell'Astronomia (2009) e della Chimica (2011) - la Cristallografia si prefigura come un'attività molto meno conosciuta, probabilmente del tutto sconosciuta, al grande pubblico. Per i cristallografi di tutto il mondo questa è dunque una grande opportunità per schiudere a un vasto numero di persone questa branca del sapere che, come riconosciuto tra le motivazioni per l'assegnazione dell'Anno Internazionale, già a partire dal Medioevo ha contribuito significativamente al miglioramento delle conoscenze del mondo che ci circonda, non limitandosi ai solidi cristallini (su cui la cristallografia è focalizzata per sua natura). Le celebrazioni del 2014 sono formalmente incentrate sul centenario della scoperta della diffrazione dei raggi X e, a distanza di pochi mesi, della subitanea nascita della cristallografia basata sulla diffrazione dei raggi X. In particolar modo, a seguito della scoperta della diffrazione dei raggi X, lo studio dei cristalli ha contribuito a incrementare notevolmente le nostre conoscenze: oltre che discipline più classiche come chimica, fisica e mineralogia, la cristallografia permea ambiti all'avanguardia come la scienza dei materiali, la microelettronica, le nano e biotecnologie. Come conseguenza, lo studio dei cristalli si ripercuote sempre più su molti aspetti concreti della vita quotidiana attraverso lo sviluppo di nuovi medicinali, materiali innovativi, dispositivi elettronici, etc. In effetti, la cristallografia è una disciplina antica, ma tuttora ricca e trasversale; la professione del cristallografo è largamente diffusa tra biologi, chimici, fisici, mineralogisti e scienziati dei materiali, in rigoroso ordine alfabetico. A testimonianza della trasversalità della cristallografia, il suo contributo a livello scientifico e tecnologico è stato ampiamente riconosciuto con l'assegnazione di ben 23 Premi Nobel dal 1901 ad oggi. Questo progetto editoriale è nato con l'idea di raggiungere non solo il grande pubblico, ma anche e soprattutto le nuove generazioni, per il tramite degli insegnanti delle scuole secondarie di secondo grado, con la speranza di trasmettere ai giovani, oltre che le nostre conoscenze, anche la passione per lo studio di questa materia e, più in generale, delle materie scientifiche, forti del fatto che l'ambiente dei cristallografi e dei crescitori di cristalli è decisamente multidisciplinare in termini di competenze scientifiche. Purtroppo, i programmi di studio delle scuole affrontano solo raramente aspetti inerenti il mondo dei cristalli. Mentre questi misteriosi oggetti ci circondano senza che ce ne rendiamo conto, lo studio dei solidi cristallini è un'attività che accompagna l'umanità da millenni e ha contribuito sia al benessere materiale, sia allo sviluppo del ragionamento astratto. Il testo che proponiamo non è facilmente classificabile come divulgativo o introduttivo allo studio dei cristalli, poiché gli argomenti trattati possono risultare impegnativi per i non addetti ai lavori. Allo stesso tempo, tuttavia, cerca di fornire un'ampia panoramica del mondo dei cristalli, caratterizzato da trasversalità e rilevanza in molti ambiti scientifici, tecnologici e culturali. Nel panorama librario italiano esistono pochi testi divulgativi o introduttivi alla cristallografia, solitamente limitati ai minerali. Tra i testi ormai scomparsi da decenni dai cataloghi italiani, vi è la traduzione italiana di "Crystals and crystal growing", di Alan Holden e Phylis Singer, pubblicato da Einaudi nel 1962 e successivamente riproposto in due volumetti intitolati "La coltivazione dei cristalli" e "La struttura dei cristalli" negli anni 1968-69 ad opera dell'editore Zanichelli. Un altro esempio è fornito dal volume curato dal collega Carlo Maria Gramaccioli, "Il meraviglioso mondo dei cristalli", pubblicato da Edizioni Calderini nel 1986. Attualmente, sono disponibili diversi volumi riguardanti minerali e rocce, nonché molti testi sulla cristalloterapia ma sembra essere totalmente assente un valido sostituto dei testi di Holden e Gramaccioli. Il presente sforzo dell'Associazione Italiana di Cristallografia vuole colmare, almeno parzialmente, questa lacuna. Il titolo di questo libro, "Cristallografia: la visione a raggi X", evoca gli straordinari poteri dei supereroi dei fumetti, oppure la pubblicità dei famosi occhiali per vedere attraverso gli indumenti. Incidentalmente, Superman perdeva totalmente i suoi superpoteri in presenza dei cristalli di kryptonite. Ovviamente, la cristallografia basata sulla diffrazione di raggi X, ma anche di neutroni ed elettroni, non è nulla di tutto ciò: come viene descritto nel libro, è una disciplina scientifica solidamente basata sulle conoscenze raggiunte dalla fisica moderna. I notevoli risultati conseguiti negli ultimi 100 anni sono stati ottenuti attraverso un lavoro metodico e incessante, iniziato dai pionieri dei secoli scorsi (Stenone, Hauy, Pasteur e tanti altri con cui il lettore farà conoscenza leggendo il libro), proseguito con il grosso balzo in avanti avvenuto nel 1912 e non ancora conclusosi. Oltre a rendere più chiaro cosa si intende con il termine cristallo, lo scopo principale del libro è stimolare le nuove generazioni all'osservazione del mondo che ci circonda e alla sperimentazione diretta. Molto tempo viene ormai speso da tutti noi con strumenti digitali e interfacce virtuali, spesso invasive al punto da non lasciare spazio alcuno alla nostra creatività. Lo studio dei cristalli, inclusa la loro manipolazione e preparazione, può essere considerato un valido approccio per sviluppare una maggiore consapevolezza e capacità di osservazione del mondo in cui viviamo. A questo proposito, il testo contiene Capitoli di introduzione storica, di fondamenti della cristallografia e della crescita dei cristalli e, infine, suggerimenti per esperienze pratiche da effettuare in laboratorio o a casa propria. La speranza è che risulti piacevole, fruibile e utile a un gran numero di persone. Buona lettura!