La cristallografia a Milano a partire dal 1923

Francesco Demartin

ISTITUTO LOMBARDO ACCADEMIA

DI SCIENZE E LETTERE

Max von Laue (1879 -1960)

1912: Scoperta della diffrazione di raggi X sui cristalli (Esperimento realizzato da Paul Knipping e Walter Friedrich) 1914: Premio Nobel a Max von Laue

Cos’è la diffrazione ?

E’ un fenomeno tipico delle onde

Lunghezza d’onda λ

Onde elettromagnetiche

DIFFRAZIONE

è un fenomeno che descrive il comportamento di un'onda quando questa incontra una fenditura o

un ostacolo sul suo cammino

Essa è strettamente legata alla

lunghezza d'onda λ

Quando la luce attraversa una fenditura molto grande rispetto alla sua lunghezza d'onda

prosegue indisturbata secondo una traiettoria rettilinea

Quando invece la luce attraversa una fenditura molto stretta, le cui dimensioni sono confrontabili con la sua lunghezza d'onda o

molto minori, il fascio di luce si apre a ventaglio e si propaga anche dietro la

fenditura

L'interferenza fra queste onde produce l'alternanza di zone luminose e zone scure sullo schermo e porta alla formazione

delle frange di interferenza.

Esperimento di Laue

Ogni intensità diffratta contiene informazioni sulla natura e la disposizione degli atomi

all’interno del cristallo

Cloruro di sodio

1923 Giuseppe Bruni

direttore del Laboratorio di Chimica Generale e Analitica

del Politecnico di Milano riconosce l’importanza della

diffrazione come nuova metodologia analitica

Incarica Giorgio Renato Levi, laureatosi in Chimica a Padova sotto la sua guida, di predisporre un laboratorio per gli studi di

diffrazione

Levi fu presto affiancato da altri eccellenti collaboratori quali

Giulio Natta, Adolfo Quilico ed Adolfo Ferrari

I primi studi, pubblicati nel 1924, hanno come oggetto la diffrazione di raggi X su polveri di vari sistemi inorganici e soluzioni solide, tecnica imparata da Levi a Zurigo da Debye e Scherrer

Dal “Giornale di Chimica Industriale e Applicata” (1925)

La fervente attività scientifica produsse numerose

pubblicazioni firmate da Levi, Natta, Ferrari e, dopo il 1935,

da Giorgio Peyronel

Nel 1927 Levi viene nominato professore ordinario di

Chimica Fisica a Pavia ma nel 1938 deve emigrare in Brasile

per le leggi razziali

Nella sua Nobel Lecture (1963) Natta ricorda come nel 1924 aveva iniziato ad

usare la diffrazione di raggi X per studiare catalizzatori eterogenei e che solo nel

1932 aveva cominciato ad essere attratto dallo studio dei polimeri

11 marzo 1954

Nel gruppo di ricerca di Natta, nell’ambito degli studi sulla polimerizzazione del propilene, Paolo Chini aveva ottenuto una polvere bianca, cristallina e con alto punto di fusione

Il giorno dopo Paolo Corradini ottenne un diagramma di diffrazione con i raggi X che ne confermava un alto grado di cristallinità

Corradini decifrò la struttura cristallina del polipropilene ed apprese che le catene polimeriche

sono caratterizzate da stereoregolarità

Polipropilene isotattico

P. Corradini

Giuseppe Allegra

Giuseppe Allegra iniziò la sua attività scientifica come cristallografo nel gruppo di G. Natta e

P. Corradini (1958-1970)

Professore di prima fascia di Strutturistica Chimica a Trieste (1970-1973)

Professore di Chimica al Politecnico di Milano dal 1973

Lamberto Malatesta Vladimiro Scatturin Massimo Simonetta Raffaello Fusco Luigi Canonica Giuseppe Bianchi

La nascita di altri gruppi di ricerca cristallografica è collegata

alla rifondazione della Chimica a Milano nel dopoguerra

Lamberto Malatesta (1912-2007)

Massimo Simonetta Laurea in Ingegneria Chimica al Politecnico (1946) Laurea in Chimica Industriale (1943) e in Fisica (1949) Assistente al Politecnico, 1943-1954

Vladimiro Scatturin (1922-2008)

Università di Padova: C. Sandonnini, S. Bezzi, U. Croatto

In questo contesto, in ambito chimico, nascono due gruppi per la ricerca

cristallografica in UNIMI:

Istituto di Chimica Fisica – M. Simonetta (studio di composti organici)

Istituto di Chimica Generale e Inorganica – V. Scatturin

(studio di composti organometallici)

Istituto di Chimica Fisica and Centro CNR 1950-1980

Diffrazione di raggi X: Bianchi, Casalone, Destro, Filippini, Gavezzotti, Gramaccioli, Mariani, Mugnoli, Pilati Chimica teorica: Barzaghi, Cremaschi, Favini, Gamba, Gatti, Gianinetti, Morosi, Ortoleva, Polezzo, Raimondi, Tantardini

Tesi di laurea di A. Gavezzotti, 1968 Probabilmente la prima struttura risolta in Italia con i “metodi diretti” output dal Bob Long's direct methods program

1972 Diffrattometro a cristallo singolo Syntex P-1

Criostato ad elio liquido (20 K) installato da

R. Destro

R R' r(1-6), Å ____________________________ F F 2.27 H H 2.24 Me CN 1.71-1.85* Me Me 1.77-1.83 CN CN 1.54 *attualmente ancora un record per una lunghezza di legame C-C nel Cambridge Database

Il problema dei

[10]annuleni

Bader's bond topology analysis (AIM)

Gatti, Barzaghi e Simonetta, JACS 1984

CN,CN CH3,CH3 CH3,CN 1.54 1.77 1.83

F,F no bond

H,H no bond

Dalla struttura cristallina alle forze nei cristalli

Intorno al 1970 un gruppo nell’ambito dell’Istituto di Chimica Fisica inizia un progetto sulla dinamica

reticolare dei cristalli organici

G. Filippini C.M. Gramaccioli

G. B. Suffritti

Carlo Maria Gramaccioli (1935-2013)

Giuseppe Filippini

La chimica dei clusters

P.L. Bellon, V.G. Albano

Sergio Carrà Unimi→Polimi

Mario Farina Polimi→Unimi

19 gennaio 1967 Nasce l’Associazione Italiana di Cristallografia (AIC)

Tra i soci fondatori

P. Corradini, V. Scatturin e G. Peyronel

Gli anni ‘70

L’analisi strutturale della materia a livello atomico diventa sempre più uno strumento di ampio utilizzo grazie all’avvento di diffrattometri automatici per cristallo singolo, di strumenti di calcolo e di programmi di risoluzione delle strutture sempre più accessibili

1979 Nasce il “Consorzio per la Diffrattometria Automatica dell’Area Milanese”

• Istituto di Chimica Generale e Inorganica - UNIMI

• Istituto di Chimica - POLIMI

• Istituto di Chimica Industriale - POLIMI

• Istituto di Chimica Fisica – UNIMI

• Centro CNR Sintesi e Struttura dei Metalli di Transizione

nei bassi Stati di Ossidazione

• Istituto CNR per la Chimica delle Macromolecole (ICM)

• Centro CNR per lo Studio delle Relazioni tra Struttura e

Reattività

Il gruppo di cristallografi del Istituto di Chimica Generale ed Inorganica

(V. Scatturin, P.L. Bellon, G.Ciani, M.

Manassero, M. Sansoni, A. Sironi, F. Demartin)

fonda l’Istituto di Chimica Strutturistica Inorganica

che nel 1994 diventa

Dipartimento di Chimica Strutturale e Stereochimica Inorganica (DCSSI)

A. Gavezzotti, N. Masciocchi, M.

Moret, D. Proserpio, L. Carlucci, P. Mercandelli, P. Macchi

+ A. Albinati, S. Rizzato, C. Castellano

[Ni32C6(CO)36]6-

Istituti di Chimica Chimica Industriale

POLIMI

Giuseppe Allegra Alberto Albinati Sergio Bruckner

Luciana Malpezzi Stefano Valdo Meille

Giuseppe Tieghi Marcello Zocchi

Istituto CNR per la Chimica delle Macromolecole (ICM)

ora ISMAC

Attilio Immirzi (fino al 1980) William Porzio

Arturo Colombo

Dip. Chimica sez. Chimica Fisica / ISTM – CNR Istituto di Scienze e Tecnologie Molecolari Pietro Colombo Riccardo Destro Leonardo Lo Presti Laura Loconte Alessandra Forni Marco Scavini Raffaella Soave

Istituto di Chimica Farmaceutica e Tossicologica “P. Pratesi” Alberto Albinati Gabriella Bombieri Antonio Dal Prà

A. Albinati

Dipartimento di Scienze della Terra

Annibale Mottana Carla De Pol Achille Blasi Giuseppe Liborio C.M. Gramaccioli Alessandro Pavese Gilberto Artioli Diego Gatta Marco Merlini

2004 Structural Biology Lab Dip. Bioscienze UNIMI

P. Metrangolo, T. Pilati, G. Resnati, G. Terraneo Dip. Chimica dei Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”;

Politecnico di Milano

Halogen bonding, Crystal Engineering Supramolecular Chemistry

BNL Single XXl Diffractometer on H6

Laue pattern da diffrazione di neutroni