Il premio EPDIC (European Powder DIffraction Conference) 2012 per giovani scienziati è stato assegnato a Kenneth R. Beyerlein, Dottore di Ricerca presso l’Università degli Studi di Trento e il Georgia Institute of Technology (GATech) di Atlanta (USA), e Post-Doc Scientist nel gruppo del Prof. Henry Chapman al Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) di DESY, Amburgo (D).
Il prestigioso riconoscimento è stato assegnato per gli eccezionali risultati ottenuti nell’ambito degli studi di dottorato sulla modellazione e interpretazione degli spettri di diffrazione da nanoparticelle.
Di seguito è riportato il testo di un’intervista rilasciata dal Dr. Beyerlein all’ufficio stampa dell’istituzione presso la quale opera al momento, il Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) di Amburgo (D) (si veda: http://www.desy.de/index_eng.html , menu “News” del 01.11.2012. Si ringrazia DESY e l’autore del testo, Manuel Gnida)(traduzione a cura di C. Zanetti, nell’approfondimento la versione in lingua originale).
“Nell’industria c’è un fitto dibattito in corso sul concetto di nanotecnologia” dice il dottor Bayerlein vincitore del premio EPCDIC (European Powder DIffraction Conference) 2012 “Quando questa industria sarà matura e i prodotti saranno distribuiti su larga scala, sarà importante caratterizzarli per assicurare la loro qualità e riproducibilità.” Un potente metodo per studiare minuscoli nano-materiali è la difrattometria a raggi X di polveri. In modo analogo a come un medico usa i raggi X per osservare internamente il corpo del paziente così i ricercatori utilizzano i raggi X per sondare miscele di nano particelle e determinare le loro proprietà. “Spero che la mia ricerca ponga le basi per un utilizzo affidabile della difrattometria di polveri come strumento di caratterizzazione dei nano-materiali” dice Beyerlein.
Come borsista Beyerlein ha studiato sotto la direzione dei professori Bob Snyder e Mo Li presso il Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) e del professor Paolo Scardi dell’Università di Trento dove ha sviluppato un nuovo approccio per determinare la forma e le dimensioni di nano-particelle a partire da dati di difrattometria di polveri. La ricerca che ha ottenuto il premio ha inoltre permesso una maggiore comprensione degli effetti che le vibrazioni indotte dal calore, la struttura di superficie e le imperfezioni strutturali hanno sui segnali di diffrazione dei nano-cristalli.
“Abbiamo trovato nuovi effetti a partire dagli spettri di diffrazione di piccoli cristalli e abbiamo cominciato a sviluppare la teoria per spiegarli” dice Beyerlein. “Il mio lavoro ha predetto che l’effetto delle imperfezioni dovute alle deformazioni nei cristalli dipende non solo dal numero di imperfezioni ma, in maniera altrettanto significativa, da quanto tali deformazioni sono vicine alla superficie del cristallo”. Gli studi sugli effetti di superficie avranno benefiche ricadute sulle ricerche di catalisi chimica perché l’efficienza di un catalizzatore dipende dalle proprietà di superficie. Al CFEL Beyerlein porta in dote i risultati della sua ricerca al settore emergente della nano-cristallografia di proteine usando raggi X prodotti da Laser a elettroni liberi (Free Electron Laser). Sebbene i biologi strutturali abbiano usato per molti anni tecniche di diffrazione, nelle ricerche effettuate finora non è stato possibile studiare i difficili casi di proteine che formano solo nano-cristalli. “Il lavoro del gruppo di ricerca di H. Chapman ha dimostrato che la struttura di una proteina può essere decodificata a partire dagli spettri di diffrazione di poche migliaia di nano-cristalli” dice Beyerlein. “La stessa idea che io ho usato per caratterizzare la dimensione e la forma dei nano-materiali può essere applicata per studiare i piccoli cristalli di proteine”. Le cure biomediche e farmaceutiche possono essere grandemente beneficiate da una conoscenza dettagliata della struttura proteica. Grazie alla nano-cristallografia ci si attende pertanto un nuovo slancio per queste aree di ricerca.