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Il microscopio, una storia lunga duemila anni

Vedere gli atomi. Fino a pochi anni fa sembrava impossibile. Un atomo è circa un miliardo di volte più piccolo dei più minuscoli o getti che possiamo vedere a occhio nudo. Per vederlo bisognerebbe quindi ingrandirlo un miliardo di volte, mentre i migliori microscopi a lenti arrivano soltanto a qualche migliaio di ingrandimenti e gli stessi microscopi elettronici di solito non superano i centomila. Fate due conti: per distinguere un atomo bisognerebbe avere un microscopio ancora diecimila volte più potente… Fantascienza? No, oggi esistono strumenti capaci di farci vedere gli atomi uno per uno.

Il romano Seneca usava una boccia piena d’acqua

Ma andiamo per ordine, e incominciamo dai primi microscopi. Già lo scrittore romano Seneca, vissuto dal 4 avanti Cristo al 65 dopo Cristo, aveva notato che gli oggetti visti attraverso una boccia piena d’acqua apparivano ingranditi. L’immagine migliora se invece della boccia d’acqua si usa una lente di vetro con le facce convesse. Fi- no alla fine del Medioevo ci si dovette accontentare di queste lenti, che ingrandivano al massimo una decina di volte. Il primo vero microscopio, dotato di due lenti, nasce ne 1590: lo costruiscono Hans e Zacharias Janssen, olandesi, fabbricanti di occhiali. Negli stessi anni in Olanda nasce il cannocchiale. Galileo Galilei, avuta notizia di questi strumenti, li ricostruisce entrambi, perfezionandoli. Il primo microscopio dello scienziato pisano aveva una sola lente e un meccanismo per mettere a fuoco l’immagine. Lo battezzò perspicillum e poi “occhialino”. La parola microscopio verrà coniata soltanto nel 1628 dal naturalista Giovanni Faber. Galileo però era più interessato al cannocchiale, con il quale nel 1610 fece fondamentali scoperte astronomiche. A esplorare il mondo dell’estremamente piccolo fu invece un altro olandese: Antony van Leeuwenhoek, nato a Delft il. 24 ottobre 1632 e morto a 91 anni, il 26 agosto 1723. Fu lui a scoprire lo straordinario mondo invisibile a occhio nudo, formicolante di insospettate creature viventi. Leeuwenhoek non era uno scienziato professionista, e ne pure un uomo particolarmente colto. Fu però sempre spinto da una fortissima curiosità ed ebbe il dono di una grande abilità manuale. Per vivere, faceva il commerciante. Trafficava in stoffe, abiti e articoli di merceria. Fu anche controllore del vino della sua città: per un certo tempo ebbe l’incarico di assaggiare tutte le bevande alcoliche che arrivavano a Delft e di misurare i recipienti in cui erano contenute. Un compito che anche oggi molti svolgerebbero volentieri e che probabilmente non gli dispiaceva. Ma la compravendita di stoffe rimase sempre la sua attività principale, quella che gli permise una vita da ricco borghese. Proprio la necessità di verificare la qualità di trama dei tessuti lo portò a maneggiare le prime lenti di ingrandimento e gli fece venire l’idea di costruirsene di migliori rispetto a quelle che poteva trovare dagli occhialai. Imparò cosi a molare vetri e cristalli con la giusta curvatura per ottenere forti ingrandimenti e, come Galileo, dotò queste lenti di una montatura a vite, in modo da rendere precisa la messa a fuoco, operazione tanto più delicata quanto maggiore è l’ingrandimento. Nella sua lunga vita Leeuwenhoek costruì 550 microscopi, nove dei quali sono arrivati fino a noi. Benché avessero una sola lente biconvessa, alcuni di questi ingrandiscono fino a 270 volte e sono in grado di far vedere oggetti che misurano appena 1,4 millesimi di millimetro.

Nasce in Olanda la microbiologia

La scoperta più importante il commerciante olandese la fece nel 1674, quando comprese che i corpuscoli che vedeva agitarsi in una goccia d’acqua erano piccoli animali. Annotò la sua osservazione in un diario, ma attese un paio d’anni prima di renderla pubblica con una lettera indirizzata il 9 ottobre alla Royal Society di Londra. Era l’inizio della microbiologia. Gradualmente il microscopio fu perfezionato: nel 1816 con gli obiettivi acromatici, che eliminarono i fastidiosi aloni colorati prodotti dalle vecchie lenti; poi con l’obiettivo a 7 immersione in olio, ideato da Ernest Abbe, che permise di toccare i duemila ingrandimenti; infine, nel 1904, con la realizzazione presso la ditta tedesca Zeiss dell’ultramicroscopio. In questo strumento l’oggetto da osservare è illuminato lateralmente, sicché la dispersione di luce rende visibili anche particelle di grasso contenute nel latte, il cui diametro è inferiore a un millesimo di millimetro. Oltre era impossibile andare, perché la lunghezza d’onda della luce è più grande degli oggetti che vorremmo vedere. L’ostacolo fu superato nel 1931 in un laboratorio di Berlino con l’invenzione del microscopio elettronico da parte di Max Knoll ed Ernst Ruska (1906—1988). Al posto della luce questo strumento usa gli elettroni, particelle con carica elettrica negativa che possono essere focalizzati con lenti magnetiche. Di colpo i microscopi divennero centomila volte più potenti. Così, nel 1936, per la prima volta si riuscì a vedere un virus. Ma il passo decisivo, quello che ha permesso di “vedere” gli atomi, lo fecero nel marzo 1981 lo svizzero Heinrich Rohrer e il tedesco Gard Binni, del Laboratorio Ibm di Rueschlikon, in Svizzera. Sfruttando il complicato fenomeno dell’ “effetto tunnel”, il loro microscopio esplora l’oggetto da osservare con una finissima punta, catturando una minima corrente proveniente dagli elettroni degli atomi che costituiscono il campione in esame. Un ulteriore progresso è avvenuto dopo il 1986 con la messa a punto del “microscopio a forza atomica”, che si basa su un principio diverso. La punta per esplorare il campione c’è ancora, ma è montata al ’estremità di una sensibilissima asta che si flette anche sotto sforzi minimi. Quando la punta sfiora il materiale sotto esame, le lievi forze che li atomi esercitano tra loro fanno flettere l’asta, che ha dorso riflettente come uno specchio. A questo punto un raggio laser che illumina l’asta viene deviato di tanto quanto l’asta si flette. Dalle varie misure di flessione un computer ricava l’immagine dell’oggetto, atomo per atomo. Nel 1986 Ruska, Rohrer e Binnig furono premiati con il Nobel. Per Ruska il riconoscimento arrivò ben 55 anni dopo la sua invenzione del microscopio elettronico e due anni prima della morte. Appena in tempo.

 

 

 

 

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