Robert Curl: Lo spettroscopista che ha trovato un pallone da calcio fatto di carbonio

Robert Curl ha trascorso gran parte della sua carriera ascoltando le vibrazioni di molecole instabili attraverso la spettroscopia a microonde e infrarossa, un lavoro di cui pochi al di fuori dei dipartimenti di chimica hanno mai sentito parlare. Poi, in undici giorni nel settembre 1985, un'apparecchiatura laser in prestito e un picco anomalo su uno spettrografo di massa gli hanno fornito una molecola così simmetrica che sembrava progettata piuttosto che scoperta — e un Premio Nobel undici anni dopo. Il ragazzo che una volta aveva rovinato la stufa in porcellana di sua madre con una fiala di acido nitrico tratta da un set di chimica ha finito per riscrivere ciò che il carbonio poteva essere.

Il figlio di un predicatore con un set di chimica

Curl è nato il 23 agosto 1933 ad Alice, in Texas, figlio di un pastore metodista i cui incarichi missionari hanno costretto la famiglia a spostarsi attraverso il sud e il sud-ovest del Texas. Un set di chimica ricevuto all'età di nove anni ha orientato la direzione della sua vita, nonostante i danni domestici che ha causato. Ha terminato le scuole superiori alla Thomas Jefferson High di San Antonio e ha scelto il Rice Institute per l'università — attratto, secondo le sue stesse parole, tanto dalla retta gratuita e dalla squadra di football quanto dal suo dipartimento di chimica. Lì ha conseguito la laurea nel 1954, poi è andato a Berkeley per un dottorato sotto Kenneth Pitzer, studiando la spettroscopia infrarossa degli angoli di legame del disilossano, prima di un periodo di post-dottorato ad Harvard con E. B. Wilson per sondare le barriere rotazionali delle molecole tramite spettroscopia a microonde. Nel 1958 è tornato a Rice come giovane membro della facoltà, ereditando l'attrezzatura e gli studenti laureati di un professore che stava partendo, e vi è rimasto per il resto della sua vita lavorativa.

Decenni tra le erbacce della spettroscopia

Per quasi tre decenni, il lavoro di laboratorio di Curl si è concentrato sulla spettroscopia a microonde e infrarossa di radicali liberi e piccole specie instabili come il biossido di cloro — una scienza precisa, tecnica e poco glamour volta a comprendere la struttura molecolare attraverso i dettagli fini e iperfini di come le molecole assorbono ed emettono luce. Si trattava di un lavoro di strumentazione rigoroso, del tipo che allena uno scienziato a notare quando un segnale non si comporta come la teoria prevede. Quell'abitudine all'attenzione avrebbe contato più di quanto chiunque avrebbe potuto immaginare.

Undici giorni che hanno trovato una nuova forma di carbonio

Nel settembre 1985, il chimico britannico Harold Kroto venne a Rice per prendere in prestito l'apparato di vaporizzazione laser che il collega di Curl, Richard Smalley, aveva costruito per studiare i cluster di semiconduttori, sperando di ricreare le condizioni ricche di carbonio di una stella gigante rossa e generare lunghe catene di carbonio. Curl si unì all'impresa, lavorando a fianco di Kroto, Smalley e degli studenti laureati James Heath e Sean O'Brien. Vaporizzando la grafite con un intenso impulso laser, il team ottenne le sue catene di carbonio — ma lo spettrometro di massa mostrò anche qualcosa di inaspettato: un picco incredibilmente dominante corrispondente a un cluster di esattamente sessanta atomi di carbonio, con un picco fratello più piccolo a settanta. Un singolo numero così inerte e così prominente implicava una gabbia chiusa, simmetrica e chimicamente stabile piuttosto che una catena aperta. Nei undici giorni successivi, il gruppo stabilì che l'unica geometria coerente con i dati era una disposizione a forma di pallone da calcio di esagoni e pentagoni — lo stesso motivo che l'architetto Buckminster Fuller aveva usato nelle sue cupole geodetiche. Chiamarono la molecola buckminsterfullerene. Il contributo specifico di Curl è consistito nell'ottimizzazione delle condizioni di vapore di carbonio che hanno reso il segnale così pulito e nell'analisi spettrale che ha aiutato a confermare la struttura. La scoperta ha aperto un ramo interamente nuovo della chimica del carbonio — i fullereni, a cui si sono aggiunti più tardi i nanotubi di carbonio — e nel 1996 Curl ha condiviso il Premio Nobel per la Chimica con Kroto e Smalley "per la loro scoperta dei fullereni".

Dopo il premio

Curl è stato schietto riguardo a ciò che ha fatto dopo: come ha detto, "dopo aver vinto un Nobel, puoi diventare un pontificatore scientifico, oppure puoi avere qualche idea per una nuova scienza" da perseguire. Ha scelto quest'ultima opzione, reindirizzando il suo laboratorio verso la strumentazione per il genotipizzazione e il sequenziamento del DNA e, più tardi, verso sensori di gas traccia fotoacustici costruiti attorno a laser a cascata quantistica — una scienza applicata di costruzione di strumenti molto nello spirito della sua formazione spettroscopica. Ha anche servito come primo master del Lovett College di Rice, assumendo quel tipo di ruolo istituzionale e di tutoraggio che ai premi Nobel viene spesso chiesto di ricoprire. Quando il presidente di Rice ha chiesto cosa volesse dopo l'annuncio del Nobel, la richiesta di Curl è stata caratteristicamente modesta: una rastrelliera per biciclette più vicina al suo ufficio e al suo laboratorio, dato che andava al lavoro in bicicletta ogni giorno. Si è ritirato da Rice nel 2008, all'età di settantaquattro anni, come professore emerito, essendo stato eletto alla National Academy of Sciences e all'American Academy of Arts and Sciences e avendo collezionato onorificenze, tra cui il premio Alexander von Humboldt per scienziati americani senior e la Centenary Medal della Royal Society of Chemistry durante il percorso.

Una vita privata costruita attorno alla routine

Curl ha sposato Jonel Whipple nel 1955, e i due hanno cresciuto due figli insieme durante quello che è diventato un matrimonio di quasi settant'anni. I colleghi lo ricordavano meno per i grandi proclami che per le abitudini costanti — il tragitto giornaliero in bicicletta, una partita a bridge settimanale fissa con la Bridge Brigade di Rice — la stessa disposizione verso un'attenzione paziente e ripetuta che lo aveva servito nel laboratorio di spettroscopia per trent'anni prima ancora che i fullereni apparissero su uno schermo.

Perché Robert è chiamato un genio

Il Nobel di Curl non è stato per un lampo di genialità teorica, ma per qualcosa di più stretto e, a suo modo, più difficile da fingere: la capacità percettiva allenata a riconoscere che un picco inaspettato su uno spettrografo di massa significava qualcosa che l'intero campo aveva perso. Questa è una forma di riconoscimento di pattern esperti costruito in decenni di lavoro di base spettroscopico poco glamour, non un'intuizione ispirata — Curl stesso ha attribuito lo sprint di undici giorni verso una struttura a un genuino sforzo di squadra con Kroto, Smalley, Heath e O'Brien, e l'inquadratura del comitato Nobel stesso è stata collettiva, accreditando "la loro scoperta" piuttosto che una singola intuizione. Il controargomento onesto merita di essere dichiarato chiaramente: il buckminsterfullerene è stato, secondo il resoconto di ogni partecipante, una scoperta fortuita da un esperimento mirato a tutt'altro, e Curl è stato uno dei tre premi Nobel co-uguali piuttosto che un visionario solitario. Ciò che gli fa guadagnare l'etichetta è meno romantico di quanto "genio" implichi solitamente — una disciplina di precisione strumentale di tutta la carriera che gli ha permesso di vedere, in tempo reale, che un'anomalia nei dati era una nuova forma di materia piuttosto che rumore.

Eredità

Il buckminsterfullerene ha lanciato l'ala dei materiali in carbonio della nanotecnologia, dalla chimica dei fullereni ai nanotubi di carbonio, e la designazione di National Historic Chemical Landmark del 2010 a Rice segna il punto in cui è accaduto. Curl è morto il 3 luglio 2022, a Houston, all'età di ottantotto anni, ricordato meno come uno scienziato celebre che come uno spettroscopista lavoratore che si trovava per caso nella stanza, con lo strumento giusto e l'occhio giusto per un'anomalia, quando il carbonio ha rivelato una forma che nessuno gli aveva mai assegnato prima.