Paul Niggli è il motivo per cui possiamo guardare un cristallo e sapere esattamente come sono impilati i suoi atomi, strato dopo strato, in tre dimensioni. Senza il suo lavoro, la moderna scienza dei materiali, la progettazione farmaceutica e persino la nostra comprensione della formazione rocciosa sarebbero notevolmente più sfocate.
Dallo scisto svizzero ai modelli matematici
Niggli non lavorava sempre con le macchine a raggi X. Nato a Zofingen, in Svizzera, nel 1888, iniziò la sua carriera studiando le rocce scistose. Questo primo lavoro fu un’applicazione pionieristica dei principi fisico-chimici al metamorfismo dello stress. Stava essenzialmente cercando di capire come il calore e la pressione alterassero la composizione chimica delle rocce nel corso di milioni di anni.
Ma la sua vera eredità è iniziata quando ha combinato l’intuizione geologica con la fisica. Niggli si rese conto che i dati della diffrazione dei raggi X potevano essere utilizzati per dedurre sistematicamente il gruppo spaziale di un cristallo.
Cos’è un gruppo spaziale? È uno dei 230 possibili modelli tridimensionali che descrivono come gli atomi, gli ioni o le molecole sono disposti in un cristallo. È un progetto matematico. Prima di Niggli, identificare questi progetti dai dati grezzi dei raggi X era un disastro. Ha fornito lo schema completo dei metodi che hanno permesso agli scienziati di determinare in modo affidabile questi gruppi spaziali.
Perché il suo libro di testo del 1920 ha cambiato il campo
Il percorso professionale di Niggli era tipico di un accademico europeo di alto livello della sua epoca. Ha studiato al Politecnico federale e all’Università di Zurigo. Nel 1915 aveva una cattedra all’Università di Lipsia, poi si trasferì a Tubinga nel 1918. Nel 1920 tornò alla cattedra di mineralogia e petrologia a Zurigo, dove rimase fino alla sua morte nel 1953.
Il suo libro del 1920, Lehrbuch der Mineralogie und Kristallchemie (Libro di testo di mineralogia e cristallochimica), stabilì un nuovo standard. Non elencava solo i fatti; ha sintetizzato la cristallografia matematica con tecniche sperimentali di raggi X. Questa sintesi costituisce oggi il fondamento dell’analisi della struttura cristallina.
Il lavoro di Niggli ha fornito una nuova visione del contenuto della mineralogia moderna.
Quella frase del suo necrologio lo minimizza. “Nuova vista” è educato. Niggli diede una mappa a chimici e geologi. Prima di lui avevi i tracciati radiografici e la matematica, ma non sapevi necessariamente come collegarli alla struttura fisica del materiale.
L’eredità nei laboratori moderni
Oggi, quando un ricercatore in un laboratorio farmaceutico determina la struttura di un nuovo farmaco candidato, utilizza metodi derivati dalla struttura di Niggli. I 230 gruppi spaziali sono un insieme chiuso, una lista finita di possibilità. I metodi di deduzione sistematica di Niggli hanno permesso agli scienziati di restringere il campo a quale di questi 230 modelli appartiene un cristallo specifico in base ai dati di diffrazione.
Questo è importante perché il gruppo spaziale determina il comportamento del materiale. Influenza la solubilità, la durezza, le proprietà ottiche e la reattività chimica. Nello sviluppo di farmaci, ottenere la giusta struttura cristallina può fare la differenza tra un farmaco che funziona e uno che non funziona.
Niggli morì a Zurigo il 13 gennaio 1953. Aveva 64 anni. Ma i metodi da lui delineati
