Alla base dello sviluppo di moltissimi nuovi materiali, vi è la cristallografia. Dai prodotti di uso quotidiano come le schede di memoria dei computer agli schermi piatti della TV, alle automobili e ai componenti degli aeroplani. I cristallografi (coloro che studiano la cristallografia) non solo studiano la struttura dei materiali, ma possono anche usare questa conoscenza per modificare una struttura e darle nuove proprietà o per farla comportare diversamente. Il cristallografo può anche stabilire l’impronta digitale del nuovo materiale. Un’azienda può quindi utilizzare questa “impronta digitale” per dimostrare che la nuova sostanza è unica nel momento in cui deve richiedere il brevetto.
Le applicazioni di questa scienza poco nota
In effetti, la cristallografia ha molte applicazioni. Permea la nostra vita quotidiana e costituisce la spina dorsale di industrie che dipendono sempre più dalla generazione di conoscenza per sviluppare nuovi prodotti, tra cui l’industria agroalimentare, aeronautica, automobilistica, di bellezza, informatica, elettromeccanica, farmaceutica e mineraria. Di seguito sono riportati alcuni esempi.
La mineralogia
La mineralogia è probabilmente il ramo più antico della cristallografia. La cristallografia a raggi X è stato il metodo principale per determinare la struttura atomica di minerali e metalli sin dagli anni ’20. Praticamente tutto ciò che sappiamo sulle rocce, le formazioni geologiche e la storia della Terra si basa sulla cristallografia. Anche la nostra conoscenza dei “visitatori cosmici” come i meteoriti proviene dalla cristallografia. Questa conoscenza è ovviamente essenziale per l’estrazione mineraria e qualsiasi industria che perfora la Terra, come le industrie dell’acqua, del petrolio, del gas e della geotermia.
L’industria farmaceutica
La progettazione di farmaci dipende fortemente dall’uso della cristallografia. Un’azienda farmaceutica alla ricerca di un nuovo farmaco per combattere uno specifico batterio o virus deve prima trovare una piccola molecola in grado di bloccare le proteine attive (enzimi) che sono coinvolte nell’attacco alla cellula umana. Conoscere la forma precisa della proteina consente agli scienziati di progettare composti farmaceutici che possono agganciarsi ai siti “attivi” della proteina e quindi disabilitare la loro attività dannosa.
La cristallografia è essenziale anche per distinguere le forme solide di un farmaco l’una dall’altra, poiché queste possono essere solubili in condizioni diverse, influenzando l’efficacia del farmaco. Ciò è importante per l’industria farmaceutica generica in Asia e in Africa, in particolare, dove i farmaci anti-HIV vengono prodotti con licenza obbligatoria per renderli accessibili ai più poveri.
Chi organizza l’Anno Internazionale della Cristallografia?
L’Anno Internazionale della Cristallografia è organizzato dall’Unione Internazionale di Cristallografia (IUCr) e dall’UNESCO. Completa altri due anni internazionali guidati dall’UNESCO all’interno del sistema delle Nazioni Unite, contribuendo al follow-up dell’Anno Internazionale della Chimica e facendo da apripista all’Anno Internazionale della Luce. L’UNESCO ha implementato tutti e tre gli anni attraverso il suo programma internazionale di scienze di base.
Perché oggi ci si interessa tanto di cristallografia?
L’Anno Internazionale della Cristallografia commemora il centenario della nascita della cristallografia a raggi X, grazie al lavoro di Max von Laue e William Henry e William Lawrence Bragg. Anche se la cristallografia è oggi alla base di tutte le principali scienze, rimane relativamente sconosciuta al grande pubblico. Uno degli obiettivi dell’Anno è stato quello di promuovere l’educazione e la sensibilizzazione del pubblico attraverso una serie di attività.
I cristallografi sono attivi in più di 80 paesi, 53 dei quali sono membri dell’Unione Internazionale di Cristallografia. L’Unione garantisce parità di accesso alle informazioni e ai dati per tutti i suoi membri e promuove la cooperazione internazionale. C’è bisogno di ampliare la base della cristallografia, al fine di fornire più competenze ai paesi in via di sviluppo in questo campo così importante, per il loro sviluppo scientifico e industriale. Ciò è tanto più urgente in quanto la cristallografia svolgerà un ruolo chiave nella transizione allo sviluppo sostenibile nei prossimi decenni.
Chi beneficia dell’Anno Internazionale della Cristallografia?
È rivolto ai governi. Interagendo con loro e fornendo consulenza sulla progettazione di politiche che potranno:
- finanziare l’istituzione e il funzionamento di almeno un centro nazionale di cristallografia per paese;
- sviluppare la cooperazione con centri di cristallografia all’estero, nonché con sincrotrone e altre strutture su larga scala;
- promuovere l’uso della cristallografia nella ricerca e nello sviluppo;
- favorire la ricerca in cristallografia;
- introdurre la cristallografia nei programmi scolastici e universitari o modernizzare i programmi esistenti.
Inoltre, sono previsti una serie di vertici regionali per evidenziare le difficoltà nel condurre ricerche scientifiche di prim’ordine in alcune parti del mondo e identificare modi per superarle. Gli incontri riuniscono paesi divisi per lingua, etnia, religione o fattori politici, per delineare prospettive future per la scienza, la tecnologia e il relativo sviluppo industriale e identificare opportunità di lavoro.
L’anno è rivolto anche a scuole e università. Lo scopo è quello di introdurre l’insegnamento della cristallografia laddove è ancora assente, tramite, tra l’altro:
- laboratori itineranti preparati dall’Unione Internazionale di Cristallografia che dimostreranno come funzionano i diffrattometri nei paesi dell’Asia, dell’Africa e dell’America Latina, in collaborazione con i produttori di diffrattometri;
- l’iniziativa in corso in Africa per le università, che sarà intensificato ed esteso ai paesi dell’Asia e dell’America Latina che mancano di insegnamento della cristallografia;
- dimostrazioni pratiche e concorsi nelle scuole primarie e secondarie;
- progetti di problem solving per alunni delle scuole che utilizzano le loro conoscenze di cristallografia, fisica e chimica;
- una mostra itinerante per scuole e università sulla cristallografia e l’arte geometrica nel mondo arabo-islamico, organizzata dall’Associazione Marocchina di Cristallografia.