RICERCA ITALIANA     

Complessità composizionale e strutturale dei minerali (cristallochimica, microstrutture, modularità, modulazioni): analisi ed applicazioni.

Università di Pisa

Abstract

Il progetto ‘Complessità composizionale e strutturale dei minerali (cristallochimica, microstrutture, modularità, modulazioni): analisi ed applicazioni’, che sarà nel seguito dettagliatamente presentato, affronta lo studio degli aspetti di cristallochimica ‘fine’, modularità, modulazioni di minerali appartenenti a gruppi diversi, nonché dei loro analoghi sintetici. Il programma non solo si propone di ampliare le nostre conoscenze su questi aspetti della struttura dei minerali ma anche di mostrare quali preziose indicazioni le conoscenze mineralogiche possano fornire agli studiosi di scienza dei materiali.
Uno dei caratteri peculiari del progetto sarà quello di combinare lo studio di composti naturali con la preparazione di analoghi sintetici, in nuove varianti composizionali, che possano consentire nuove conoscenze e posseggano nuove proprietà.
Il programma sarà sviluppato da cinque unità di ricerca (Pisa, Bari, Siena, Firenze, Torino) e può essere articolato in cinque tematiche principali:

CRISTALLOCHIMICA FINE: DISTRIBUZIONI CATIONICHE, ORDINAMENTI E DISORDINAMENTI.
Si affrontano in questa tematica problemi diversi di distribuzioni cationiche, ordinamenti-disordinamenti, transizioni di fase,…in minerali.
- Modellizzazione strutturale ed ordinamento cationico negli anfiboli.
- Ordinamento cationico in fasi del gruppo zincalstibite-cualstibite.
- Distribuzioni cationiche e loro variazione con la temperatura in >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Stefano Merlino Università degli Studi di PISA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La attenzione rivolta da numerosi ricercatori di diversi paesi ai vari aspetti della complessità strutturale testimonia della validità della nostra scelta, maturata e consolidatasi nel corso dei precedenti progetti PRIN (incluso il progetto PRIN 2005 ormai giunto alla sua conclusione), di accompagnare ed integrare gli studi cristallochimici e strutturali ‘normali’, ben presenti anche in questo progetto, con lo studio delle diverse manifestazioni della ‘complessità’ strutturale (microstrutture, modularità, modulazioni, politipismo, geminazioni,…).
E’ evidente come tale tipo di approccio, di grande utilità nelle diverse aree delle scienze della terra, possa fornire una quantità di solide e preziose indicazioni anche per quanto riguarda la scienza dei materiali. E’ opportuno richiamare le ragioni della particolare utilità dello studio dei composti naturali: innanzitutto i prodotti di sintesi sono spesso inadatti alle indagini strutturali mediante tecniche di cristallo singolo, mentre i corrispondenti prodotti naturali si ritrovano generalmente come cristalli adatti a tale tipo di indagine; inoltre i sistemi chimici naturali sono composizionalmente assai complessi e danno origine a composti caratterizzati da una varia e ricca cristallochimica, che può suggerire possibili vicarianze ed indirizzare il lavoro di sintesi in maniera assai produttiva.
Sulla base di queste premesse, è comprensibile che la nostra attività si ponga come principali obiettivi generali.
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Risultati parziali attesi

I risultati attesi delle ricerche sono – auspicabilmente – coincidenti con gli obiettivi che ci siamo posti. E’ ben vero che, nel concreto svolgersi dell’attività di ricerca, prevedibili e talora inattese difficoltà possono insorgere a rallentare o addirittura impedire lo studio di un determinato problema. Ma anche tenendo conto di tali eventualità è prevedibile una positiva conclusione delle ricerche nelle varie tematiche considerate, con il conseguimento di risultati significativi, in alcuni casi estremamente significativi, per l’avanzamento delle conoscenze nelle diverse linee in cui il progetto è articolato.
Lo specifico interesse e le eventuali potenzialità applicative (vuoi nella comprensione di interessanti processi geologici, vuoi nei contributi alla scienza dei materiali) delle diverse problematiche affrontate sono puntualmente indicate nei programmi di ricerca delle singole unità locali. Qui vogliamo solo presentare un quadro riassuntivo, sottolineando quegli aspetti che potrebbero avere un impatto di particolare rilievo per le conoscenze cristallochimiche in generale e/o per le potenzialità applicative.

CRISTALLOCHIMICA FINE: DISTRIBUZIONI CATIONICHE, ORDINAMENTI E DISORDINAMENTI.
La definizione delle distribuzioni cationiche (ed eventualmente delle loro variazioni con temperatura e composizione) nei vari gruppi strutturali indicati arricchirà le nostre conoscenze cristallochimiche e porterà a soluzione una serie di specifici problemi >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo stato dell’arte che sta alla base del presente progetto va ricercato innanzitutto nei risultati ottenuti con lo svolgimento dei progetti PRIN 2003 e PRIN 2005; quest’ultimo, ormai giunto quasi a compimento, ha visto la partecipazione delle cinque unità che hanno preparato il presente progetto. La base scientifica è inoltre rinvenibile – in larga misura – nel volume di Ferraris, Makovicky, Merlino (2004) ‘Crystallography of Modular Materials’ (Oxford University Press) ed in molti dei lavori pubblicati nel volume 57 di Reviews in Mineralogy and Geochemistry dedicato a ‘Micro- and mesoporous mineral phases (2005; editori G. Ferraris, S. Merlino).
Accanto a queste basi di riferimento comuni, le singole unità locali fanno riferimento – nel presentare il loro specifico programma – anche allo stato dell’arte relativo ai diversi problemi affrontati, stato dell’arte che sinteticamente qui presentiamo, richiamandoci alle diverse tematiche in cui abbiamo precedentemente articolato il progetto; in alcuni casi ci limiteremo a richiamare soltanto il lavoro o i lavori che costituiscono il punto di partenza per la ricerca programmata.

CRISTALLOCHIMICA FINE: DISTRIBUZIONI CATIONICHE, ORDINAMENTI E DISORDINAMENTI.
Si affrontano in questa tematica problemi diversi di distribuzioni cationiche, ordinamenti-disordinamenti, transizioni di fase,…in minerali.
- Modellizzazione strutturale ed ordinamento cationico negli anfiboli. La costruzione di modelli >>>