KARLE, Jerome
KARLE, Jerome
Chimico statunitense, nato a New York il 18 giugno 1918. Nel 1937 ha ottenuto il B.S. in chimica e biologia e nel 1938 il M.A. in biologia a Harvard; nel 1943 il Ph.D. in chimica-fisica all'università del Michigan. Dopo un breve periodo durante il quale partecipò alle ricerche del programma Manhattan a Chicago e del programma della Marina all'università del Michigan, nel 1946 entrò, insieme alla moglie Isabella, al Naval Research Laboratory (NRL) dove si occupò di diffrazione elettronica, divenendo nel 1967 capo del laboratorio per la struttura della materia. Nel 1968 l'NRL fondò un'apposita cattedra di Scienze per K., il quale riunì intorno a sé un gruppo di validi ricercatori. Dal 1981 al 1984 è stato presidente dell'Unione internazionale di cristallografia. Oltre a numerosi altri riconoscimenti, nel 1985 K. ha ottenuto il premio Nobel per la chimica, insieme a H.A. Hauptman, per aver sviluppato ''metodi diretti'' per la determinazione della struttura dei cristalli; tali metodi riguardano l'uso delle relazioni matematiche che intercorrono fra i dati della diffrazione ottenuti da un cristallo, in modo da risolvere il problema della ''fase'' e ricavare una rappresentazione tridimensionale della struttura del cristallo stesso.
Colpendo un cristallo con un fascio di raggi X si ha uno spettro di diffrazione, costituito da una serie di macchie regolarmente distanziate, che sono prodotte dai singoli piani riflettenti e che costituiscono la proiezione, per riflessione, del cristallo (v. XI, p. 954). Lo spettro di diffrazione non dà l'immagine diretta degli atomi nel cristallo, ma rappresenta una trasformata, cioè un'immagine trasformata a mezzo dell'operatore di Fourier. Di regola, dalla misura della posizione e dell'intensità delle singole macchie il cristallografo riesce a ottenere informazioni di base riguardanti la struttura del cristallo in esame, ma gli è difficile risalire da questi dati alla struttura tridimensionale del cristallo stesso. Per fare ciò occorre calcolare la trasformata di Fourier, ma i dati forniti dallo spettro di diffrazione consentono di ottenere solo una parte di tale trasformata; i suoi coefficienti, infatti, sono numeri complessi rappresentati da un modulo e da una fase. Mentre il primo si ricava facilmente dalla misura dell'intensità delle macchie, la fase (cioè lo spostamento dei diversi raggi l'uno rispetto all'altro), pur trovandosi ''nascosta'' nell'intensità delle macchie, è di difficile ''estrazione'', salvo casi particolari di strutture semplici, con molti elementi di simmetria. Per aggirare questa difficoltà i cristallografi dispongono di alcuni metodi (introduzione nel cristallo di qualche atomo pesante, ricorso a un sistema di approssimazioni successive). K. e Hauptman, basandosi sui dati ricavabili da strutture note in letteratura, e premesse alcune ipotesi plausibili, hanno elaborato un metodo statistico che consente di scegliere fra le numerose, possibili relazioni fra le fasi quelle, poche, che meglio si accordano con i dati ricavabili dalla misura delle intensità delle macchie di diffrazione.
Il metodo, pur richiedendo numerosi calcoli, fornisce per via diretta la soluzione che in passato si otteneva solo attraverso approssimazioni successive. Esso è valido per molecole contenenti non più di un centinaio di atomi ed è stato provato con successo prima su un cristallo di minerale (colemanite) poi, dalla moglie di K., su un cristallo di molecola organica. Il pieno successo di questo metodo è stato ottenuto grazie all'impiego su calcolatore di un programma che ha consentito di accelerare i calcoli. Con questo sistema sono già state determinate decine di migliaia di strutture di composti, specie organici, d'interesse biologico.
Oltre a numerosi articoli K. ha pubblicato, in collaborazione con Hauptman, Solution of the phase problem I: the centrosymmetric crystal (1953).