2014, Año Internacional de la Cristalografía

Cristales de calcita sobre una matriz de roca
(Neptunerover, 2009)

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(Contribución de El neutrino a la L edición del Carnaval de la Física, organizada por El mundo de las Ideas, al XXXIII Carnaval de Química: Edición Arsénico, organizado por La Química en el siglo XXI, y, cómo no, a la IV edición del festival de la Cristalografía, organizada por Flagellum.)

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Desde la antigüedad, la belleza de los cristales ha fascinado a la humanidad. En el siglo I de nuestra era, Plinio el Viejo escribía en su Historia Natural sobre el cristal de roca, con caras hexagonales tan lisas que ningún artesano sería capaz de igualarlas. Los chinos y los indios conocían desde antiguo la cristalización de la sal y el azúcar.

Hace cuatro siglos, Kepler fue el primero que trató de explicar la formación de los cristales de hielo como el resultado de encajar seis elementos alrededor de un séptimo. Pero hubo que esperar hasta finales del siglo XVIII para que el mineralogista francés René Just Haüy enunciara las leyes geométricas de la cristalización, según las cuales la forma de los cristales responde al empaquetamiento tridimensional de paralelepípedos idénticos. Así nació la cristalografía geométrica, que se desarrolló durante el siglo XIX con la descripción matemática de los diferentes tipos de cristales según su simetría. El trabajo de matemáticos y geólogos como Hessel, Bravais, Gadolin, Fedorov y Schönflies desembocó en la caracterización de los treinta y dos tipos posibles de simetrías cristalinas, agrupadas en los llamados “sistemas cristalinos”: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, hexagonal, trigonal, monoclínico y triclínico.

Aunque basada en las propiedades físicas macroscópicas de los minerales, la cristalografía geométrica no pasó de ser una construcción teórica hasta que el físico alemán Max von Laue demostró en 1912 que los rayos X que atraviesan un cristal sufren difracción, se desvían en unas direcciones particulares. Un año más tarde, los físicos británicos William Henry Bragg y William Lawrence Bragg (padre e hijo) enunciaron la ley que lleva su nombre, y que relaciona las direcciones e intensidades de los rayos X difractados en el experimento de Laue con la posición de los átomos en los cristales. La ley de Bragg relaciona directamente los sistemas cristalinos del siglo XIX con la estructura microscópica de la materia; y confirmó la existencia real de las partículas, los átomos, que constituyen la estructura cristalina. Laue y los Bragg fueron premiados con el Nobel, en 1914 y 1915 respectivamente. Gracias a ellos, hace un siglo nació la cristalografía moderna.

En cien años, la difracción de rayos X ha contribuido enormemente al desarrollo de muy diversos campos de la ciencia, lo que se ha reflejado en 23 premios Nobel. En 1923, Dickinson y Raymond determinaron la estructura cristalina de de la hexametilentetramina y demostraron que las moléculas tienen existencia real en los cristales, separadas unas de otras a mayores distancias que las existentes entre los átomos que las componen. En 1953, Watson y Crick descubrieron la estructura del ADN. Al ADN siguieron la mioglobina, la hemoglobina, la insulina, las vitaminas y otras proteínas de gran importancia biológica. Y no se trata sólo de la química y la biología. La cristalografía es un punto de apoyo importantísimo para la tecnología, y tiene un gran impacto en nuestra vida diaria. Gracias a la cristalografía podemos fabricar memorias informáticas cada vez más compactas y desarrollar nuevos materiales y medicamentos. Es un ejemplo de la universalidad de la ciencia, y por eso este año 2014, en el que conmemoramos el centenario de la concesión del Premio Nobel de Física a Max von Laue, ha sido declarado por la Asamblea General de las Naciones Unidas Año Internacional de la Cristalografía.