N.4 Aprile 2011 - Servizio di hosting - Università degli Studi Roma Tre

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10 Geo newsQUADERNI DEL MUSEOQuasicristalli:da “una creaturadel genere non puòesistere!” al NobelAi quasicristalli abbiamo già accennatosul primo numero dei “Quaderni” mane parliamo nuovamente poiché nel2011 è stato assegnato il Premio Nobelper la Chimica (ricordiamo che purtropponon è stata istituita la categoriaper le Scienze della Terra) a DanielShechtman (fig. 6), scienziato del TechnionIsrael Institute of Technology diHaifa, che nel 1982 descrisse per la primavolta, dopo la sintesi di una lega diAlluminio e Manganese in laboratorio,una struttura inaspettata, in cui ricorrevaun ordine aperiodico (cioè senzasimmetrie traslazionali) a lungo raggio,con simmetria pentagonale.Ricordiamo che la definizione di minerale,fin a quell’epoca mai contrastata,Figura 6 - Il premio Nobel Daniel Shechtmanprevedeva assolutamente un’organizzazioneperiodica degli atomi nello spazio,così la visione di una struttura delgenere colse tutti di sorpresa e con moltoscetticismo; perfino lo stesso Shechtmanimpiegò due anni per pubblicarnei risultati.Dopo l’uscita del lavoro nel 1984, finoal 2009 si è susseguita una lunga seriedi esperimenti con la sintesi in laboratoriodi centinaia di quasicristalli. Matematicamentequeste strutture erano giàstate ipotizzate da molto tempo, infattine esistono testimonianze già in epocastorica (soprattutto dagli Arabi e dagliEgizi) con rappresentazioni artistichecome pavimentazioni, affreschi e mosaici(fig. 7).Dopo aver detto ciò, allora, cosa è accadutodi così straordinario da far tornareal centro dell’attenzione questo tema?La scoperta nel 2009 del primo campionedi quasicristallo naturale, effettuatoda un gruppo internazionaledi ricercatoriguidato da un italiano:il Prof. Luca Bindi dell’Universitàdegli Studidi Firenze.Egli a quel tempo erail curatore della Sezionedi Mineralogia del Museodi Storia Naturaledi Firenze, in cui si occupava,parallelamentealla collezione, di varitemi di ricerca tra cui iquasicristalli.Particolarmente incuriositoda un articolo di ricercatoriamericani (propriocoloro che diventerannoin seguito suoi

APRILE 2011 - N. 4Geo news11colleghi) cominciò a focalizzare la suaattenzione sull’analisi di alcuni mineralida loro ipotizzati come quasicristallinaturali, essendo questi presenti propriopresso il museo fiorentino.Iniziò così una collaborazione che inizialmentenon ebbe il successo sperato;i minerali in questione infatti, non sirivelarono gli sperati quasicristalli.Ma, forse anche grazie allo spirito diiniziativa italiano, la ricerca non si arrestòed altri campioni vennero scelti perla similarità della composizione chimicarispetto ai primi e analizzati, tra cuiil piccolissimo esemplare di khatyrkite.Questo campione, che prende il nomeproprio dal fiume russo da cui proviene,si rivelò un aggregato di vari minerali(diopside, stishovite, forsterite), tracui il nuovo minerale chiamato Icosaedrite,un icosaedro (1) in fase quasicristallinadi composizione Al 63 Cu 24 Fe 13 ,che ha la stessa struttura e stechiometriadi quella sintetizzata da DanielShechtman.Le novità però non finirono qui; oltread essere stato rinvenuto per la primavolta in natura un minerale con quellesimmetrie finora escluse dalla mineralogiaclassica o ritenute temporalmentenon stabili, sono state effettuate moltissimeanalisi su tutte le altri fasi mineralogiche(pubblicate sulla prestigiosa rivistaPNAS ad inizio anno) che hannofornito un esito ancor più sorprendente.La presenza del polimorfo del quarzo(SiO 2 ), la stishovite, che si forma soload altissime pressioni (superiori ai 10Gpa), testimonia un origine in condizioniimpossibili sulla crosta terrestre;oltre a ciò, altre analisi isotopiche hannodatato il campione a 4.5 miliardi dianni e la fugacità dell’ossigeno stimataFigura 7 -Un arabescoa simmetriapentagonaleè compatibile con quella presente nellaprotonebulosa che ha dato origine alnostro Sistema solare.Da ciò si è quindi dedotto che il campioneanalizzato ha una genesi extraterrestre,compatibile con un meteoritecondritico (2) antichissimo che ha mantenutole sue fasi minerali stabili nel tempoe conservando le simmetrie quasicristalline.Ora il testimone passa con orgoglio daimineralisti ai planetologi e agli astrofisiciche cercheranno di ricavare il maggiornumero di informazioni sulle modalitàe sulle condizioni della nascitadel nostro Sistema solare. (C.A.)Per approfondireBindi L. et alii. Evidence for the extraterrestrialorigin of a natural quasicrystal. Proceedingsof the National Academy of Sciences.(doi: 10.1073/pnas.1111115109)–––––––––(1)Icosaedro: poliedro avente 12 vertici, 30spigoli e 20 facce, le quali sono tutte triangoliequilateri. L’icosaedro è uno dei cinque solidiplatonici.(2)Condriti: meteoriti rocciose caratterizzatedalla presenza di condrule, microscopiche sferedi silicati in vario stato di cristallizzazione, ericche in acqua e carbonio, spesso sottoformadi composti organici.

APRILE <strong>2011</strong> - N. 4Geo news11colleghi) cominciò a focalizzare la suaattenzione sull’analisi <strong>di</strong> alcuni mineralida loro ipotizzati come quasicristallinaturali, essendo questi presenti propriopresso il museo fiorentino.Iniziò così una collaborazione che inizialmentenon ebbe il successo sperato;i minerali in questione infatti, non sirivelarono gli sperati quasicristalli.Ma, forse anche grazie allo spirito <strong>di</strong>iniziativa italiano, la ricerca non si arrestòed altri campioni vennero scelti perla similarità della composizione chimicarispetto ai primi e analizzati, tra cuiil piccolissimo esemplare <strong>di</strong> khatyrkite.Questo campione, che prende il nomeproprio dal fiume russo da cui proviene,si rivelò un aggregato <strong>di</strong> vari minerali(<strong>di</strong>opside, stishovite, forsterite), tracui il nuovo minerale chiamato Icosaedrite,un icosaedro (1) in fase quasicristallina<strong>di</strong> composizione Al 63 Cu 24 Fe 13 ,che ha la stessa struttura e stechiometria<strong>di</strong> quella sintetizzata da DanielShechtman.Le novità però non finirono qui; oltread essere stato rinvenuto per la primavolta in natura un minerale con quellesimmetrie finora escluse dalla mineralogiaclassica o ritenute temporalmentenon stabili, sono state effettuate moltissimeanalisi su tutte le altri fasi mineralogiche(pubblicate sulla prestigiosa rivistaPNAS ad inizio anno) che hannofornito un esito ancor più sorprendente.La presenza del polimorfo del quarzo(SiO 2 ), la stishovite, che si forma soload altissime pressioni (superiori ai 10Gpa), testimonia un origine in con<strong>di</strong>zioniimpossibili sulla crosta terrestre;oltre a ciò, altre analisi isotopiche hannodatato il campione a 4.5 miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong>anni e la fugacità dell’ossigeno stimataFigura 7 -Un arabescoa simmetriapentagonaleè compatibile con quella presente nellaprotonebulosa che ha dato origine alnostro Sistema solare.Da ciò si è quin<strong>di</strong> dedotto che il campioneanalizzato ha una genesi extraterrestre,compatibile con un meteoritecondritico (2) antichissimo che ha mantenutole sue fasi minerali stabili nel tempoe conservando le simmetrie quasicristalline.Ora il testimone passa con orgoglio daimineralisti ai planetologi e agli astrofisiciche cercheranno <strong>di</strong> ricavare il maggiornumero <strong>di</strong> informazioni sulle modalitàe sulle con<strong>di</strong>zioni della nascitadel nostro Sistema solare. (C.A.)Per approfon<strong>di</strong>reBin<strong>di</strong> L. et alii. Evidence for the extraterrestrialorigin of a natural quasicrystal. Procee<strong>di</strong>ngsof the National Academy of Sciences.(doi: 10.1073/pnas.1111115109)–––––––––(1)Icosaedro: poliedro avente 12 vertici, 30spigoli e 20 facce, le quali sono tutte triangoliequilateri. L’icosaedro è uno dei cinque soli<strong>di</strong>platonici.(2)Condriti: meteoriti rocciose caratterizzatedalla presenza <strong>di</strong> condrule, microscopiche sfere<strong>di</strong> silicati in vario stato <strong>di</strong> cristallizzazione, ericche in acqua e carbonio, spesso sottoforma<strong>di</strong> composti organici.

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