Pensa agli strumenti di un artista. Pensi ai colori ed ad una tela, oppure a uno scalpello e una pietra? Potresti quindi rimanere sorpreso nel sapere dell'esistenza dell'arte della fotomicrografia dei cristalli, cioè l'arte di acquisire immagini di cristalli mediante un microscopio. Questo approccio artistico permette di esaltare i bei colori, le trame e i pattern dei cristalli osservandoli attraverso l'obiettivo del microscopio.

Considera la precedente immagine. A prima vista potrebbe sembrare un dipinto astratto. Invece rappresenta il cristallo di un farmaco topico per il trattamento di una verruca, conosciuto anche come farmaco cheratolitico. È possibile osservare il pattern che si sviluppa durante il processo di cristallizzazione della sostanza nel vetrino del microscopio.

Sono lieto di affermare che questa immagine, acquisita utilizzando un microscopio modificato per la polarizzazione, è risultata vincitrice nella categoria scienze dei materiali e ingegneria del concorso internazionale IOTY (Image of the Year) 2022 Evident! Qui è possibile scoprire di più sull'immagine vincitrice. Se si è curiosi in merito alla modalità di acquisizione di queste immagini, si deve continuare nella lettura per avere suggerimenti su come iniziare a praticare l'arte della fotomicrografia dei cristalli.

Diffondere luce polarizzata nel mondo nascosto dei cristalli

L'arte della fotomicrografia dei cristalli consiste nell'utilizzare un microscopio polarizzante in combinazione con tecniche innovative, per ottenere un sottile strato di cristalli da posizionare su un vetrino per microscopio. Viene acquisita l'immagine della migliore area del vetrino del microscopio, la quale potrebbe essere di dimensioni approssimative di 1×1 mm o meno, in funzione dell'ingrandimento dell'obiettivo.

Anche il tempismo è un aspetto importante, visto che si deve azionare la fotocamera nell'esatto momento in cui il pattern emerge durante la cristallizzazione. Le forme, le trame e i pattern sono diversi ogni volta che si formano i cristalli, così da non dover acquisire l'immagine nuovamente. Questo rende tutte le immagini straordinariamente belle.

Sei ragioni per osservare i cristalli con la luce polarizzata

Una delle principali componenti di apparecchiatura per acquisire immagini di cristalli magnifiche e variopinte è il microscopio polarizzatore. Di seguito approfondiamo gli aspetti scientifici ed artistici correlati ad esso. Un microscopio polarizzatore rappresenta uno strumento essenziale per l'osservazione dei cristalli per diverse ragioni:

1. Rilevamento della birifrangenza

Numerosi cristalli manifestano la birifrangenza, un fenomeno attraverso il quale un cristallo separa la luce in due raggi trasmessi a diverse velocità, ottenendo due immagini. Un microscopio a luce polarizzata, dotato di filtri polarizzatori, è progettato per rilevare e analizzare questa proprietà.

2. Contrasto migliorato

La luce polarizzata migliora il contrasto tra il cristallo e lo sfondo, facilitando l'osservazione dei dettagli e delle strutture nel cristallo. Questo risulta particolarmente utile per i cristalli trasparenti o traslucidi.

3. Analisi delle proprietà ottiche

L'utilizzo della luce polarizzata permette lo studio dettagliato delle proprietà ottiche di un cristallo come l'indice rifrattivo e l'orientazione ottica. Questa informazione risulta fondamentale per l'identificazione e la caratterizzazione di diversi tipi di cristalli.

4.Analisi delle sollecitazioni

Nelle scienze dei materiali il microscopio polarizzatore facilita l'osservazione di pattern di sollecitazioni nei cristalli. Questo risulta particolarmente importante in campi come quello della mineralogia e dell'ingegneria dei materiali, nei quali è fondamentale la comprensione delle sollecitazioni interne dei materiali.

5. Osservazione dei colori interferenziali

Con un'osservazione alla luce polarizzata alcuni cristalli mostrano dei colori specifici a causa degli effetti interferenziali. Questo fenomeno può essere usato per identificare alcuni minerali e per avere una maggiore comprensione sulla struttura dei cristalli.

6. Identificazione di minerali

In geologia e mineralogia il microscopio polarizzatore rappresenta uno strumento standard per l'identificazione dei minerali. Numerosi minerali possiedono delle specifiche proprietà ottiche alla luce polarizzata, facilitandone l'identificazione.

Come evidenziato precedentemente, un microscopio polarizzatore rappresenta uno strumento indispensabile per lo studio dei cristalli, offrendo una migliore visibilità, delle dettagliate analisi delle proprietà ottiche e delle osservazioni straordinarie sulla struttura interna e i pattern di sollecitazioni dei materiali cristallini.

Tutti questi vantaggi lo rendono un incredibile strumento per l'arte della fotomicrografia dei cristalli. Se non si possiede un microscopio polarizzatore, è possibile applicare un approccio fai da te per configurare un sistema di acquisizione di immagini, come riportato di seguito.

Apparecchiatura necessaria per acquisire delle immagini variopinte dei cristalli

La consigliata configurazione del sistema include:

1. Microscopio polarizzatore

Sebbene possa essere usato un microscopio polarizzatore, ho convertito un microscopio trioculare in un microscopio polarizzatore. Per effettuare questa conversione ho inserito due filtri polarizzatori, con dimensioni adattate, nel percorso ottico: uno sotto la testa e l'altro sotto il condensatore.

Per mettere in evidenza i colori anche io utilizzo a volte del cellophane economico (ritardante). Ruotando il ritardante si evidenziano diversi colori nel pattern. È possibile realizzare un ritardante usando una lamina di plastica, come una custodia di un CD, o provando con diversi tipi di plastica. Alcune persone utilizzano un foglio di mica, tuttavia tipi di plastica poco costosi sono molto funzionali.

2. Sistema di acquisizione di immagini

La fotocamera per microscopio digitale è collegata a un laptop attraverso un cavo USB controllato da un software. Utilizzo un'applicazione di acquisizione di immagini desktop per la visualizzazione, modifica e controllo della fotocamera. Un accoppiatore meccanico collega la fotocamera alla testa del microscopio. Per la mia configurazione ho progettato e fabbricato un accoppiatore "fai da te" con una stampante 3D. È necessaria un'illuminazione principale come un generatore di luce di un microscopio, preferibilmente un LED a luce bianca o un flash "fai da te".

3. Componenti chimiche

Il microcristallo può essere ottenuto mediante una o diverse componenti chimiche con due modalità: dissolvendo la componente chimica in una soluzione o fondendo una componente chimica sotto forma di polvere in un sistema di riscaldamento a temperatura controllata.

Di seguito viene riportata una panoramica di due metodi:

1. Fusione diretta delle componenti chimiche pure riscaldandole e raffreddandole. Come riferimento prendere in considerazione il metodo di fusione di Peter Juzak della Germania. Alcune componenti chimiche che utilizzo per la fusione dei cristalli sono urea, paracetamolo, zolfo, acetato d'ammonio, caffeina, mentolo e inositolo.
2. Scioglimento delle componenti chimiche in acqua o alcol. Come riferimento prendere in considerazione il metodo di scioglimento, riscaldamento e raffreddamento di Loes Modderman dell'Olanda. La maggior parte delle componenti chimiche si possono sciogliere in acqua del rubinetto, pertanto l'elenco di componenti chimiche che è possibile utilizzare è molto ampio. Invece che l'acqua è inoltre possibile provare la vodka o l'etanolo.

Combinando diverse componenti chimiche o modulando il rapporto delle componenti chimiche è possibile creare diversi pattern, pertanto si può dare spazio alla creatività. Oltre alle componenti chimiche sono necessari anche alcuni vetrini e coprivetrini per tenere bloccate le sostanze durante il processo di acquisizione delle immagini. È possibile utilizzare i coprivetrini per appiattire i cristalli e creare nuovi pattern.

4. Sistema di riscaldamento a temperatura controllata

Vetrini riscaldati con una componente chimica a una temperatura desiderata è essenziale per evitare un surriscaldamento o causare l'ebollizione, l'evaporazione o la bruciatura delle componenti chimiche. Inoltre diverse componenti chimiche fondono a diverse temperature. Possiedo un sistema di riscaldamento che offre un intervallo di riscaldamento compreso tra 50 °C e 300 °C oppure tra 122 °F e 572 °F.

Consigli supplementari per realizzare arte della microscopia mediante i cristalli

Penso sempre che il miglior modo per accedere a altri mondi sia attraverso una chimica microscopica piuttosto che macroscopica. Se si vuole intraprendere un percorso nell'arte nascosta del mondo microscopico, prova l'arte della fotomicrografia dei cristalli! Per maggiori dettagli unisciti al gruppo dell'arte della fotomicrografia dei cristalli in Facebook creato da Loes Modderman, dove è possibile acquisire da altri microscopisti informazioni su questa straordinaria arte. Per creare la tua opera artistica forse potrai trovare ispirazione nello spazio di questo gruppo. .