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