Cristalografía, una ciencia centenaria

Diego Lamas es Presidente de la Asociación Argentina de Cristalografía e investigador del CONICET y participó en la ceremonia junto a Adriana Serquis, investigadora del CONICET en el Centro Atómico Bariloche y elegida como representante de Latinoamérica en una sesión de jóvenes cristalógrafos del mundo.

Los especialistas cuentan las diferentes aplicaciones de una ciencia multidisciplinaria que cumple 100 años.

¿Qué es la cristalografía?

Diego Lamas: Es una ciencia con importantes aplicaciones en campos tan diversos como Física, Química, Biología, Geología, Medicina, diversas ramas de la Ingeniería, entre otras, y que estudia fundamentalmente el ordenamiento de átomos o moléculas en los materiales y cómo se relacionan sus propiedades con ese ordenamiento. Por ejemplo, ¿por qué son tan diferentes las propiedades del diamante y del grafito si ambos solamente tienen átomos de carbono? La respuesta la provee la cristalografía: el orden que presentan los átomos de carbono es diferente.

Adriana Serquis: Además, las herramientas que nos provee la cristalografía nos permiten conocer el orden cristalino de un material, que es interno y esto a su vez está relacionado con lo que observamos en sus propiedades externas: eléctricas, magnéticas, mecánicas, ópticas, biológicas, etc.

¿Por qué se celebra el año internacional de la cristalografía?

Diego Lamas: El Año Internacional de la cristalografía fue propuesto por la Unión Internacional de Cristalografía (IUCr) teniendo en cuenta que se cumpliría el centenario de la difracción de rayos X en 2012, pero recién fue aprobado para el 2014, por lo que es una celebración que muchos esperábamos con ansias. También se celebran los 400 años de un famoso trabajo de Johannes Kepler sobre las simetrías y formas de cristales de hielo (realizado en 1611), que se considera el primer reporte escrito relacionado con el rol fundamental que juegan las simetrías en el estudio de la materia.

¿Qué es la difracción de rayos X y por qué es importante este descubrimiento?

Diego Lamas: La difracción de rayos X es un fenómeno similar a la difracción de luz por redes ópticas. Fue descubierta en 1912 por el físico alemán Max von Laue. Al observar un patrón de difracción, demostró simultáneamente que los rayos X son ondas electromagnéticas de longitud muy pequeña en comparación con la luz visible y que los cristales están formados por estructuras ordenadas en forma periódica. Hoy en día sabemos que son átomos o moléculas. Poco después, William Henry Bragg y William Lawrence Bragg (padre e hijo) repitieron el experimento y demostraron que es posible determinar el tipo de ordenamiento, las simetrías que presenta y la ubicación precisa de los átomos en el material, dando origen así a la cristalografía moderna.

¿Con qué elementos de la vida cotidiana se puede formar un cristal?

Adriana Serquis: Los cristales se encuentran presentes en casi todos los objetos sólidos, aunque cuando son microscópicos o cuando son policristalinos (agregados de muchos cristales) no solemos reconocerlos. Por ejemplo, podemos verlos en la sal gruesa o los granitos de azúcar, en las joyas (aunque no todos las tenemos en nuestra vida cotidiana), pero también están en algunos polvos cosméticos, en pinturas, algunos componentes electrónicos o en el metal del marco de una ventana de aluminio.

¿En qué aspectos de todos los días se refleja el trabajo de un cristalógrafo?

Diego Lamas: La cristalografía está presente en casi todos los elementos que empleamos cada día. Se encuentra en la industria electrónica, en las propiedades mecánicas de los nuevos materiales utilizados en elementos deportivos, en los colores que presentan los pigmentos, en la respuesta de los medicamentos, en la eficiencia de los dispositivos de generación de energía, en los productos cosméticos. Hoy en día, a través de la cristalografía se puede estudiar cómo se pintó una obra de arte, cómo vencer enfermedades, cómo lograr alimentos más sabrosos, cómo preparar materiales de mejores propiedades, por ejemplo. Así, da respuesta a problemas complejos de la sociedad actual, empleando herramientas accesibles.

Desde la difracción de rayos X, 100 años atrás, ¿cuáles fueron los avances más destacables en la cristalografía?

Adriana Serquis: Hace cien años comenzaron los primeros experimentos y desarrollos matemáticos que permitieron determinar la estructura cristalina de los compuestos inorgánicos (el orden o arreglo periódico que conforman los cristales, como la sal de mesa, el cloruro de sodio en 1913). Entre los años 1920 y 1960 se desarrollaron métodos que permitieron resolver estructuras cada vez más complejas. Algunos de los logros más importantes que fueron posibles a partir del avance de la cristalografía incluyen: el reconocimiento de modelos tridimensionales de proteínas que dieron lugar a comprender muchos procesos biológicos como la regeneración de huesos, (la estructura mioglobina fue uno de los primeras proteínas en ser resuelta por Perutz y Kendrew en 1958); la resolución de la estructura del ADN (Crick, J. Watson, M. Wilkins y R. Franklin); Las estructuras de nuevos materiales como las nanoesferas de carbono y el grafeno; la estructura de los pigmentos, que permite entre otras cosas la restauración de obras de arte o la determinación de falsificaciones; la comprensión de los procesos de deformación de aceros y el desarrollo de materiales eficientes para baterías o energías no convencionales.

¿Por qué fue importante el encuentro en París en la Sede de las Naciones Unidas?

Adriana Serquis: En esta sesión inaugural con representantes de todo el mundo se destacaron muchos de los logros que fueron posibles gracias al desarrollo de la cristalografía.En particular, en la sesión de jóvenes se discutieron algunos de los desafíos que enfrentamos los investigadores y acciones necesarias que permitan impulsar las cooperaciones internacionales, la generación de escuelas de formación para estudiantes de posgrado y mayores oportunidades de acceso a revistas y equipamientos especializados. Al menos quedó planteada la intención de que esta ciencia, ya de por sí interdisciplinaria, se vuelva cada vez más inclusiva.

¿Qué actividades van a llevarse a cabo en nuestro país en el Año Internacional de la Cristalografía?

Diego Lamas: En Argentina tenemos un doble festejo porque este año la Asociación Argentina de Cristalografía está celebrando el décimo aniversario de su fundación. Siendo un año tan singular, hemos decididoo realizar diversas actividades académicas, educativas y de divulgación: reuniones científicas, cursos, jornadas para docentes, concursos, exhibiciones o muestras en exposiciones de Ciencia y Tecnología, etc. Además vamos a presentar por primera vez un “Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales para Colegios Secundarios” que esperamos que entusiasme a alumnos y docentes de todo el país. A su vez, la Unión Internacional de Cristalografía ha propuesto un concurso mundial de Crecimiento de Cristales para alumnos de nivel primario o secundario, en el cual estamos colaborando. Esperamos así poder llegar a toda la sociedad, para que descubra el fascinante mundo de la Cristalografía y las numerosas aplicaciones que tiene.
http://www.cristalografia.com.ar/index.php/2014-ano-de-la-cristalografia