Visualizzazioni totali

Il potere risolutivo in microscopia: il caso della Sacra Sindone

»
Spesso per poter riconoscere, analizzare o studiare un reperto o un bene culturale, è necessario ricorrere a risoluzioni microscopiche in grado di rilevare anche piccole quantità di tracce fondamentali per la sua caratterizzazione. La minima distanza tra due punti al di sotto della quali essi vengono percepiti come un unico punto definisce il potere risolutivo; questo, nel caso dell’occhio umano, è di circa 0,1 mm, a meno di variabili fisiologiche. Il limite del nostro occhio dipende, infatti, da come esso è fatto, ovvero dal diametro della pupilla, dalla distanza fra i fotorecettori e dalla loro organizzazione all'interno della retina.

La microscopia nasce dunque come necessità operativa per superare le limitazioni imposte naturali del nostro occhio. La prima tecnica microscopica nascente è la microscopia ottica: nel
1590 due olandesi, Zaccharias Janssen e suo figlio, osservarono che, aumentando il numero di lenti inserite in un tubo e regolandone in modo opportuno distanza e grandezza, era possibile osservare un oggetto con un maggiore ingrandimento. Si tratta del primo passo che porterà allo sviluppo del microscopio ottico e del cannocchiale ad opera di Galileo in Italia.

Immagine HRTEM (High Resolution Electronic Transmission Microscopy) delle nanoparticelle presenti sulla fibra della Sacra Sindone. Si notino le particelle più scure all'interno, il cui diametro è compreso tra 2 e 6 nm. Ripreso da: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180487.g003


Il microscopio ottico si basa sull’ottica geometrica, che ne determina il potere risolutivo. Secondo il principio di Abbe infatti:

d=0,6098 λ /Na

dove d è la distanza tra due punti risolti, λ è la lunghezza d’onda della radiazione elettromagnetica e Na è l’apertura numerica del sistema ottico. La lunghezza d’onda rappresenta quindi un limite fisico per la risoluzione poiché, secondo il fenomeno della diffrazione, con nessuna sorgente si possono osservare oggetti più piccoli della λ impiegata. Considerando che la luce visibile presenta uno spettro nell'intervallo 380-780 nm, il potere risolutivo di un microscopio ottico è di circa 200 nm, 500 volte superiore a quello dell’occhio umano. I raggi X, avendo λ ~1/10 nm, rappresenterebbero quindi una sorgente adatta per osservare sistemi a livello atomico; tuttavia, esistono ancora limitazioni nella strumentazione ottica, ovvero nel design delle lenti impiegate.

Il dualismo onda-particella ci suggerisce soluzioni alternative per raggiungere un maggiore potere risolutivo. Infatti, così come la luce può essere descritta in termine di corpuscolo (fotone)  e di onda elettromagnetica, anche alle particelle, come gli elettroni, è possibile associare una lambda, secondo  la legge di De Broglie:

λ=h/mv

dove h = costante di Planck = 6.63 · 10-34  (J · sec), m è la massa della particella e v è la sua velocità. Nel caso degli elettroni, applicando un voltaggio di 20 kV, si ha λ=0,0086 nm. Chiaramente l’impiego di una sorgente di elettroni richiederà l’impiego di un’ottica e di rivelatori opportuni.
Il microscopio a trasmissione elettronica (TEM) è in grado di raggiungere un potere risolutivo di 0.2 nm. Tuttavia, essendo gli elettroni fortemente reattivi, per ottenere il massimo delle prestazioni sarà necessario lavorare in vuoto. Nel giugno scorso, la risoluzione della tecnica TEM ha consentito di fare passi notevoli avanti nello studio delle fibre della Sacra Sindone, considerata da molti il lenzuolo di sepoltura di Gesù il Nazareno, ma ancora soggetto di un ampio dibattito. Tale studio ha messo alla luce evidenze di nanoparticelle biologiche di creatina legate a nanoparticelle di ossido di ferro, osservate su scala nanometrica. Il ricorrente legame tra la ferritina e la creatina si presenta nell'organismo umano solo se esso è stato soggetto di gravi lesioni. Questo potrebbe confermare che l’uomo avvolto nella Sacra Sindone abbia sofferto di rilevanti traumi multipli, come la tortura.

Alessandra
Riferimenti bibliografici:
- Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover (1975).
- Carlino E, De Caro L, Giannini C, Fanti G, Atomic resolution studies detect new biologic evidences on the Turin Shroud, PLoS ONE 12(6): e0180487 (2017) 
http://venus.unive.it/polizzi/didattica/Microscopia/Dispensa_Microscopia%20Ottica%20ed%20Elettronica.pdf


Commenti

Etichette

Fisica Silvia Soncin Pigmenti Metalli Conservazione Chimica Colore Diagnostica non invasiva Musei Tecniche non invasive UNESCO Analisi Diagnostiche Resti Umani Spettroscopia Datazione Film&Art Restauro Spettroscopia Raman Carta Ceramica Elettrochimica Film Imaging Lapidei Spettrometro di Massa Archeometria Arte Contemporanea Audiovisivi Bronzo Corrosione Degrado Dipinti ENEA Laser Libri Machine Learning Materiali Picasso Rame Sincrotrone Spettrometria di Massa Studi di provenienza libro Adorazione dei Magi Alessadra Virga Antropologia Archeoastronomia Artemisia Gentileschi Biodeterioramento Cervello Cinema Coloranti Dagherrotipia Data Science Diagnosta Egitto Ercolano Firenze Galleria degli Uffizi Gemme Gialli di cadmio Graphic Novel Inquinamento Atmosferico Leonardo da Vinci Luce Mass Spectrometry Memoria Michelangelo Microscopia Monitoraggio Museo NfDW Ottica Papiri Pellicole Piombo Pittura Prodotti innovativi Proteine Restauro digitale Roma SERS Strumenti musicali Tecnologie Termoluminescenza Van Gogh Vesuvio Voltammetria di Microparticelle ZooMS arte calce cancro del bronzo inchiostri isotopi stabili leganti radiocarbonio raggi-X ANEDbc ANOVA ATR Ablation Actinobatteri Adriana Iuliano Affresco Alabastro Alberto Angela Alimenti Ambiente Analisi degli Isotopi Stabili Analysis of variance Anton Cechov Antonio Stradivari Archeologia Giudiziaria Archeologia Invisibile Archeologia subacquea Archeology Archeomafie Argento Arsenico Arte Povera Arte moderna Artista Assorbimento Atacama Attribuzione Autobiografia Azzurrite Benzotriazolo Bible Bioprodotto Biopulitura Birra Blu Bolzano Book CSGI Calchi Cantiere Cappella Scrovegni Casa del Bicentenario Ceprano Christie's Ciclo pittorico Cile Cina Cinquecento Cleaning Codice dei beni culturali Conservazione Preventiva Costantino D'Orazio Crimini contro il Patrimonio Culturale Cromatografia DESY DNA Datazione U-Th Datazione al radiocarbonio Declorazione Diamanti Dimorfismo Sessuale ESRF Edmond de Belamy Elementi in traccia Emanuele Imbucci Enrico Lo Verso Esposizione Eufronio FT-IR Falsificazione Ferro Fotocatalizzatori Fotoemissione Fotografia Fotoluminescenza Francesca Gherardi Gesso Goujian Gran Sasso Heinrich Schliemann Howard Carter INFN IRMS Idrogel Nanostrutturato Illuminazione Imaging XRF Inibitori Biologici Insetti Internet of Things Intervista Io sono fuoco Italia Ivano Marescotti John Ruskin KHA LIF Laboratorio Laboratorio Arvedi di Diagnostica Non-Invasiva Lapislazzuli Laser Scanner Lazurite MIUR Macchina di Antikythera Margaret Keane Marina Abramovic Materiali cartacei Materiali di origine animale Matisse Maya Blu Medioevo MiBACT Michelangelo Buonarroti Michelangelo infinito Microclima Mikhail Bulgakov Modigliani Monetazione Romana Muoni Murex Brandaris Musei Vaticani Museo Archeologico dell'Alto Adige Museo Egizio Nanocellulosa Nanomateriali Nasiergel Neandertal Nopalgel Northumbria University Notre Dame de Paris Obvious Occhio Opificio delle Pietre Dure Ossidiane Ottica Non Lineare PIXE Palmira Papiri carbonizzati Parchment Percezione Performance Perkin Peste Petrografia Philippe Daverio Pompei Porcellana Porpora Porpora di Tiro Potere Risolutivo Progetto Grande Rilevanza Italia - Messico RGB Rafael Parra Reggia Repliche Research Riflessione Rinascimento Risoluzione Sacra Sindone Sali solubili Scientia ad Artem3 Seconda Armonica Sheele Sindone Sistina Smeraldo Sofia Podestà Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica Stonehenge Storia del Restauro Storie di Sant'Orsola Street art Strontium isotopes Strumenti ad arco TEM TLS Tecnica EVA Teleri Teoria del Restauro Terahertz The cleaner Titanio Tiziana Pasciuto. Tomografia Computerizzata (CT) Tomografia a Raggi X a Contrasto di Fase Turismo Tutankhamon Valentina Risdonne Venaria Reale Venezia Verde Vetro Victoria and Albert Museum Violini Viollet-le-Duc Visione Vittore Carpaccio William Turner Workshop XPS XRF Zooarchaeology acceleratori adesivi affreschi algoritmo art bagnabilità cera ciclotrone cloro code colla collanti colorante colorante di sintesi cultural heritage dieta dipinti ad olio escher idrogel illusioni ottiche marine reservoir effect mauveina mosaico mostra nastri adesivi natura del materiale nerofumo oli siccativi origine animale origine vegetale particelle processo fotossidativo proteomica protoni pulitura registri mortuari Milano rimozione sintetici solubilità statistica storia del papiro supporto scrittorio tecnica pittorica tempere tempere polisaccaridiche tempere proteiche tempo di presa triangolo di Teas viscosità Ötzi
Mostra di più