QUASI CRISTALLI E PREMIO NOBEL PER LA CHIMICA 2011

Scoperto nel 2009 al Museo di Storia Naturale il primo minerale naturale che ha confermato gli studi di Daniel ShechtmanAlla scoperta dei quasicristalli, che è valsa a Daniel Shechtman  il premio Nobel per la Chimica 2011, ha contribuito anche l’Università di Firenze. E’ stato infatti Luca Bindi, Curatore della sezione di Mineralogia del Museo di Storia Naturale dell’Ateneo, a scoprire nel 2009 il primo quasicristallo esistente in natura - accettato dalla International Mineralogical Association con il nome di icosahedrite - in un campione di roccia appartenente alle collezioni mineralogiche del Museo (vedi: Science, volume 324, pagine 1306-1309).

Tale scoperta è stata particolarmente importante ai fini delle ricerche premiate con il Nobel perché ha dato conferma della "stabilità" di questo tipo di materiale. Il riferimento ai lavori di Bindi e collaboratori è infatti presente nella Royal Swedish Academy of Sciences Nobel Citation a Daniel Shechtman

A differenza dei minerali finora scoperti, nei quasicristalli lo schema di ripetizione è quasiperiodico. Secondo le leggi della matematica scoperte nel XIX secolo infatti, si può avere periodicità solo in presenza di alcune simmetrie di rotazione, in particolare quelle di ordine uno, due, tre, quattro e sei; le simmetrie di rotazione di ordine cinque, sette, otto o di grado più alto sono incompatibili con la traslazione. I quasicristalli hanno invece una disposizione atomica che è quasiperiodica. Ciò significa che in essi due o più gruppi atomici si ripetono a intervalli diversi e che il rapporto fra tali periodi di traslazione è irrazionale cioè non esprimibile come frazione; in altre parole, presentano una sorta di dissonanza nello spazio.

Il quasicristallo naturale - individuato da Bindi in collaborazione con i fisici Paul J. Steinhardt e Nan Yao, dell'Università di Princeton, e Peter J. Lu, dell'Università di Harvard - presenta una simmetria pentagonale fino ad ora ottenuta solo grazie a sintesi riprodotte in laboratorio in tempi relativamente recenti, a partire dal 1982 (anno appunto dei primi esperimenti di Shechtman), a condizioni controllate.

La scoperta si è rivelata significativa non solo per le discipline mineralogiche/cristallografiche ma anche per la fisica dello stato solido; ha dimostrato infatti che i quasicristalli possono formarsi spontaneamente in natura e, soprattutto, rimanere stabili per tempi geologici.