Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kristallen: een wereld van orde tot wanorde
De Verenigde Naties hebben het jaar 2014 uitgeroepen tot het “ Internationaal Jaar van de Kristallografie “. Het is inderdaad 100 jaar geleden dat op de vooravond van de Eerste wereldoorlog twee onafhankelijke wetenschappelijke ontdekkingen, respectievelijk door M. von Laue in Duitsland en vader en zoon L. en W. Bragg in het Verenigd Koninkrijk, de weg hebben geopend naar onze fundamentele kennis van mineralen, zouten, organische moleculen, farmaca, vitaminen, proteïnen, DNA, RNA en zelfs ribosomen. Het Internationaal Jaar van de Kristallografie wil de kristallografische wetenschap vooral naar de jeugd brengen maar ook naar de modale burger. Daarom zetten professoren wetenschappen van de universiteiten zich wereldwijd in om op een bevattelijke wijze iedereen te laten kennis te maken met de volgende vragen: hoe werkt wetenschap en op welke wijze heeft de kristallografische wetenschap het aanschijn van onze samenlevingen wereldwijd beïnvloed? In deze lezing, die geen les is, wil ik jullie meenemen op een fascinerende tocht door de kristallografie van in het prille begin tot en met vandaag. Kristallen worden al duizenden jaren gebruikt als sieraden. Waarom fascineren kristallen ons? Er is vooral de schoonheidservaring: kleur, schittering, vorm, afmetingen. Denk maar aan edelstenen en de diamantnijverheid in Antwerpen. Die fascinatie is er nog altijd vandaag, alleen zijn er met het ontluiken van de moderne wetenschap in de renaissance de eerste vragen gekomen naar het hoe en waarom van de kristallijne toestand. De eerste wetenschappelijke mededeling over kristallen komt van niemand minder dan de astronoom J. Kepler ( 1610 ) die de symmetrie ( wiskunde ) van sneeuwkristallen beschreven heeft. De mineralogen vanaf de 17de eeuw slaagden er in om de inventaris te maken van de symmetrie van al de toen gekende mineralen. Evenwel ontbrak de belangrijkste schakel in onze kennis tot en met 1914, het jaar waarin de kristallografie in een onstuitbare stroomversnelling kwam! De ontdekking van de zogenaamde röntgenstralen ( W. Röntgen ) in 1896 was een eerste stap. De vraag naar de aard van de röntgenstralen werd beantwoord door M. von Laue en de Bragg’s die de stap maakten naar het gebruik van röntgenstraling om de rangschikking van
atomen, ionen en moleculen in de kristalruimte te bepalen. De kernvraag was immers: hoe zijn kristallen intern opgebouwd? Bemerk dat het antwoord op deze vraag alleen maar mogelijk was door de ontmoeting van de chemie, de fysica en de wiskunde rond kristallen. De eerste inzichten over de interne opbouw van kristallen betroffen vooral mineralen. Naarmate de kristallografische wetenschap tot ontplooiing kwam verkregen we inzicht in de chemische opbouw, bindingsafstanden en bindingshoeken, intermoleculaire interacties, pakking van eenvoudige anorganische en organische verbindingen. De volgende stap bracht ons essentiële kennis over complexe organische verbindingen, proteïnen, DNA en RNA, ribosomen en virussen. Het is goed om te weten dat de enige drijfkracht achter al dit wetenschappelijk werk onze nieuwsgierigheid was en blijft! Vele ontdekkingen in de moderne kristallografie ( 1914-‐2014 ) zijn mogelijk geweest door fundamentele bijdragen en van chemici en van fysici en van wiskundigen en van biologen………Met fundamentele bijdragen wordt hier wetenschappelijk onderzoek bedoeld dat niet gericht is, geen specifieke bedoelingen nastreeft tenzij “ het begrijpen “. De ervaring leert dat een dergelijke benadering op termijn aanleiding geeft tot toepassingen met grote impact in bijna alle wetenschappen. Aan de hand van concrete voorbeelden zullen we dit toelichten voor de chemie, fysica, mineralogie, wiskunde, biochemie, materiaalwetenschappen, geneeskunde, farmacie, voedingswetenschappen, sterrenkunde, micro-‐elektronica, zachte en harde gecondenseerde materie. De bouw van synchrotronbronnen ten slotte brengt de mogelijkheid om in “real time“ (picosec) chemische transformaties in kristallen te volgen. Harry Reynaers, Dr.sc. emeritus gewoon hoogleraar K.U.Leuven Faculteit Wetenschappen Departement Chemie Retorica: Latijn-‐Grieks O-‐L-‐Vrouw-‐College 1957