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CENTENARIO (1912-2012) DELLA DIFFRAZIONE DEI RAGGI-X: IL RUOLO DI GIORDANO GIACOMELLO E DELLA SUA SCUOLA NELLA STRUTTURISTICA CHIMICA ORGANICA ITALIANA DEL NOVECENTO
21 Nov 2012 Scritto da Fausto D’Aprile
Abstract
Nella ricorrenza del Centenario (1912-2012) dei primi studi sulla diffrazione dei raggi-X, viene ricordato – con una Mostra storico-scientifica-documentaria, curata dall’Autore del Cd-Rom e della nota qui presentati – il contributo fondamentale dato alla Scienza Chimica italiana del Novecento dal Prof. Giordano Giacomello (1910-1968), e dalla Sua scuola, attraverso i significativi studi e le rilevanti ricerche sperimentali effettuati sulla diffrazione dei raggi-X applicati nel campo della Strutturistica Chimica, a partire dai primi anni Trenta del Novecento.
L’iniziativa museale costituisce un doveroso omaggio alla memoria del Prof. Giacomello - eminente uomo di Scienza e di Cultura, persona dai grandi propositi, realizzatore negli anni Cinquanta e Sessanta di Istituti di ricerca universitari e di Centri di Studio del CNR , promotore di una nuova Politica della Ricerca scientifica italiana - la cui opera scientifica e la Sua scuola italiana di Strutturistica Chimica, Chimica-Farmaceutica, di Chimica Nucleare e Radiochimica, di Radiobiochimica, ha formato un consistente numero di studiosi ed eminenti ricercatori italiani noti, a livello internazionale, per le loro significative ricerche scientifiche.
Grazie ai suoi contenuti originali - costituiti da documentazione e da immagini di strumenti scientifici, già in uso nei Centri di Studio diretti dal Prof. Giacomello (oggi patrimonio museale) - il Cd-Rom presentato consente una visita virtuale di sicuro interesse storico-scientifico.
Un dosimetro a termoluminescenza (TLD), basicamente un solido cristallino isolante, ha la proprieta' di emettere luce visibile quando sia riscaldato dopo averlo esposto ad una radiazione ionizzante. L'effetto della radiazione ionizzante nel cristallo e' quello di produrre elettroni liberi, alcuni dei quali possono essere catturati da atomi di impurezza o da altri difetti presenti nel reticolo cristallino del solido. Tali difetti sono comunemente chiamati trappole e gli elettroni catturati in essi vi possono permanere per tempi piu' o meno lunghi. Quando il cristallo e' riscaldato, gli elettroni intrappolati acquistano una energia sufficiente per uscire dalle trappole e ritornare nelle loro posizioni originarie: questo processo produce un'emissione di luce. Nel linguaggio tecnico usuale tale emissione luminosa viene indicata con il termine inglese "glow curve". Una glow curve e' composta, in genere, da un insieme di picchi ed ogni picco corrisponde ad un ben determinato livello di intrappolamento.
La TL risulta utile per la realizzazione di dosimetri di largo impiego e a costi relativamente bassi. I rivelatori a TL possono rivelare particelle alfa e beta, radiazione gamma ed X, neutroni e ioni pesanti. I settori di applicazione possono essere elencati come segue:
- Settore della radioprotezione, sia per il personale professionalmente che occasionalmente esposto, che per la dosimetria clinica, sia terapeutica che diagnostica
- Dosimetria ambientale
- Agricoltura
- Industria
- Datazione archeologica
Vediamo ora brevemente i vari settori ove si possa applicare la dosimetria a termoluminescenza.
L'uso dei dosimetri TL nel settore della radioprotezione e della dosimetria ambientale, in luogo del ben noto film dosimetrico, e' di particolare efficacia per i seguenti motivi:
- sono materiali solidi e di piccole dimensioni (per esempio 4x4 mm e meno di 1 mm di spessore)
- alcuni materiali TL sono equivalenti al tessuto, ovvero rispondono alla radiazione ionizzante nello stesso modo del tessuto biologico
- la risposta TL (lettura) e' indipendentedall'angolo di incidenza della radiazione come dal rateo di dose ed e' lineare in un'ampia zona di dose assorbita, da pochi mGy a decine di Gy
- la perdita di informazione a temperatura ambiente, a causa di un lungo intervallo di tempo tra irraggiamento e lettura (fading), e' trascurabile in molti materiali TL di uso comune
- il sistema dosimetrico di lettura dei dosimetri puo' essere automatizzato
Per i detti motivi, la dosimetria a termoluminescenza puo' essere usata nel campo della dosimetria personale, da tutti coloro che operano in ambienti ove sia necessario un controllo periodico della dose assorbita: reattori di ricerca, centrali nucleari, acceleratori di particelle, laboratori ove si usino macchine a raggi X e sorgenti radioattive. Analogamente sono utilizzati per il monitoraggio della dose ambientale negli ambienti sopra citati, come per il monitoraggio della dose ambientale naturale dovuta alla radiazione cosmica e dei terreni.
Nell'ambito clinico, i TLD possono essere usati come dispositivi per la misura della radiazione in uscita dalle macchine usate in diagnostica ed in terapia; per la misura della distribuzione di dose in siti tumorali con l'aiuto di fantocci antropomorfi; per misure in vivo sul paziente, sia nel caso di dosimetria esterna che endocavitaria. Sia in diagnostica come in terapia, i TLD sono utilissimi per la misura della dose alle gonadi.
La dosimetria a termoluminescenza trova applicazione anche nel settore agricolo ed industriale: esempi tipici sono la preservazione dei cibi, la sterilizzazione di semi e di strumentazione medica.
Un settore di grande interesse ma non molto sviluppato e' relativo alle scienze legali. In tale campo, infatti, e' importante implementare e standardizzare metodi di analisi non distruttiva per materiali reperibili nei casi criminali, quali terreni, vetri, ceramiche. La metodica TL puo' qui essere usata come metodo di "esclusione", ovvero confrontando la curva di emissione TL di materiali sospetti con le curve di analoghi materiali provenienti dal sito ove sia stato commesso un crimine.
Un'applicazione veramente innovativa riguarda la datazione archeologica. Alcuni minerali contenuti nelle sostanze costituenti un reperto archeologico hanno proprieta' termoluminescenti. Ad esempio, l'argilla comunemente usata per la manifattura di vasellame ed altro contiene quarzo e feldspati, entrambi termoluminescenti. Queste sostanze si comportano da dosimetri a TL, avendo accumulato per tutto il periodo del loro interramento la dose di radiazione ambientale naturale a cui sono esposti.La quantita' di TL ottenuta in fase di lettura del campione e' quindi direttamente legata alla dose totale ricevuta e quindi anche all'eta' del campione stesso.
Altre applicazioni riguardano la geologia, quali la datazione di rocce e di deposti stratigrafici di materiali geologici, la rivelazione di sostanze radioattive in rocce, l'identificazione di minerali.
Un altro campo di applicazione riguarda lo studio di base della struttura di un cristallo. Negli anni passati si e' sviluppata una formulazione teorica del fenomeno della termoluminescenza, formulazione che ha permesso di ricavare espressioni analitiche, e quindi le metodiche sperimentali necessarie, atte alla determinazione di taluni parametri fisici relativi ai siti di intrappolamento per elettroni, citati all'inizio di questa breve rassegna.
Bibliografia generale
- A.F.McKinlay: Thermoluminesence Dosimetry. Adam Hilger Ltd., Bristol 1981
- R.Chen e Y.Kirsh: Analysis of Thermally Stimulated Processes. Pergamon Press 1981
- S.W.S.McKeever: Thermoluminescence of Solids. Cambridge University Press, 1985
- K.Mahesh, P.S.Weng e C.Furetta: Thermoluminescence in Solids and Its Applications. Nuclear Technology Publishing, England 1989
- C.Furetta e P.S.Weng: Operational Thermoluminescence Dosimetry. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1998
- C.Furetta: Handbook of Thermoluminescence. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2003
Autore: Claudio Furetta & Carlo Sanipoli
Dipartimento di Fisica
Universita' degli Studi di Roma "La Sapienza", Roma (I)
Il dispositivo è stato messo a punto dal Consorzio Crati e dall’Isac-Cnr, in collaborazione con l’Università Tor Vergata di Roma
Individuare gli incendi boschivi tempestivamente e localizzare con precisione il loro punto di innesco. È quanto consente di fare il laser “intelligente” messo a punto, all’interno del progetto Alpi, dal Crati (Consorzio per la ricerca e le applicazioni di tecnologia innovativa), con sede a Rende (Cs), presso l’Università della Calabria, e dall’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima (Isac) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Lamezia Terme (Cz), in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria dell’Università Tor Vergata di Roma. Gli incendi boschivi costituiscono una delle più gravi emergenze che l’Europa mediterranea - e il nostro Paese in particolare - si trovano ad affrontare periodicamente. E uno dei problemi principali è costituito dal ritardo che si registra tra l’innesco dell’incendio e il momento dell’intervento da parte delle strutture competenti. Agire nelle prime fasi dello sviluppo delle fiamme ridurrebbe i danni, consentendo inoltre un risparmio di risorse.
Il metro cubo più freddo dell’Universo
21 Ott 2014 Scritto da Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca
Arriva dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso il record del metro cubo più freddo dell’Universo. Il risultato è stato ottenuto da un team a guida italiana che ha impiegato una tecnologia di frontiera chiamata “cryogen free”.
Milano, 21 ottobre 2014 - L’esperimento CUORE che si trova ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN ha ottenuto un record mondiale portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità. La struttura di rame così raffreddata, pari a circa 400 kg, è stata per 15 giorni, il metro cubo più freddo dell’Universo.
Quanto CO2 fossile e` presente nella atmosfera?
23 Mar 2010 Scritto da L. Lepori, G. C. Bussolino, A. Spanedda, E. MatteoliRiassunto
La concentrazione di CO2 nella atmosfera è aumentata di circa 100 ppm (36%) negli ultimi 250 anni, con una velocità di 1.5 ppm per anno negli anni '90. Si ritiene comunemente che questo aumento e la elevata rapidità di crescita siano dovuti principalmente all'uso di combustibili fossili e alla deforestazione. Essendo il CO2 un gas serra, l'uomo è considerato il principale responsabile del recente riscaldamento globale. In questo lavoro, la frazione di CO2 antropogenico in atmosfera è stata ricavata dalle note misure del rapporto isotopico 13C/12C ottenute con la spettrometria di massa nel periodo 1981-2002. I risultati indicano che la quantità di CO2 di origine umana rimanente in atmosfera, sebbene aumentata con le emissioni, non supera 64 GtC nel 2002, corrispondente ad una concentrazione di 30 ppm, cioè 5 volte inferiore al CO2 finora emesso e 3 volte inferiore all'aumento di CO2 del '900. Usando la concentrazione di CO2 antropogenico rimanente e le note emissioni da combustibili fossili è stato stimato un tempo di permanenza del CO2 in atmosfera di circa 10 anni. Questi risultati sono in contrasto con il quarto rapporto dell'IPCC in cui si sostiene che la concentrazione atmosferica di CO2 antropogenico rimanente è pressoché uguale al suo incremento a partire dall'era pre-industriale, e che il tempo medio di permanenza del CO2 in atmosfera è di 44 anni.
Il Sole e il clima
17 Nov 2009 Scritto da Luciano Lepori, Enrico Matteoli, Gian Carlo Bussolino, Andrea Spanedda
RIASSUNTO
Le passate evoluzioni del clima suggeriscono che l’attuale riscaldamento del pianeta, come quelli precedenti, è da attribuirsi a cause astronomiche e solo in parte ad un aumento dell’effetto serra di origine antropica. Il sole, che agisce sul clima in modo diretto per irraggiamento e in modo indiretto attraverso i raggi cosmici e la nuvolosità, e` probabilmente la causa principale del riscaldamento globale. Le attuali temperature rientrano nella naturale variabilità sia come valore che come rapidità di cambiamento. L’aumento di temperatura del 21° secolo non superera` verosimilmente 1°C e porterà più benefici che danni.
Il Premio Nobel per la Fisica è stato quest’anno assegnato a due ricercatori russi Andre Geim e Konstantin Novoselov, pionieri nelle ricerche sulla struttura del grafene. Il grafene è un nano-materiale costituito da un solo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape che rendono questo materiale infinitamente sottile. Il grafene è un foglio di carbonio al cui interno gli elettroni possono muoversi con estrema mobilità, spostandosi come particelle del tutto prive di massa. Il grafene è anche circa 200 volte più resistente dell’acciaio. I suoi campi di utilizzo sono ampissimi e potrebbe a breve rivoluzionare la nostra vita quotidiana. Dall’elettronica alla tecnologia, alla medicina, alla produzione di energia rinnovabile, alla costruzione di nuovi potenti e velocissimi computer.
Anche l’Italia ha contribuito e contribuisce a comprendere meglio le potenzialità applicative di questo rivoluzionario nano-materiale. La Scuola Normale Superiore di Pisa, ad esempio, è particolarmente attiva in queste pionieristiche attività di ricerca che
si sviluppano in un contesto di collaborazione internazionale.
La Scuola Normale Superiore di Pisa per chi non la conosce è un prestigioso centro di formazione e di ricerca, che si conferma anche con i risultati, ancora oggi, uno dei migliori a livello internazionale.
Fondata da Napoleone nel 1810 sull’esempio dell’École Normale Supérieure di Parigi, la Normale di Pisa è un centro di eccellenza formativa nella quale docenti, ricercatori e studenti svolgono attività didattiche e di laboratorio, sviluppano eventi culturali e realizzano iniziative sperimentali.
La grande risorsa della Normale è la qualità dei suoi studenti. Selezionati sulla base del merito attraverso un apposito concorso, vivono in un sistema collegiale completamente gratuito e seguono un percorso di studi imperniato su una virtuosa e proficua condivisione di ricerche, esperienze, intuizioni, approfondimenti.
