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Ricercatori della New York University hanno ottenuto un metodo per incollare in modo preciso particelle di dimensioni nano- e microscopiche in strutture di dimensioni maggiori con proprietà utili per le applicazioni tecnologiche.

Il lavoro, il cui resoconto è apparso sulla rivista “Nature Materials”,supera il problema dell'impossibilità di gestire molti dei legami che si creano tra le molecole difficoltà che ha rappresentato finora un arduo ostacolo sulla strada della creazione di strutture macroscopiche e microscopiche stabili con un'architettura sofisticata.

L'obiettivo a lungo termine degli studiosi della NYU è di ottenere materiali non biologici che abbiano la capacità di autoreplicarsi: in tale processo, il numero di oggetti raddoppia a ogni ciclo. Questa crescita esponenziale è in forte contrasto con la produzione di materiali convenzionale, in cui un raddoppio di produzione richiede banalmente un raddoppio del tempo impiegato.

Ciò rappresenta un ostacolo notevole alla realizzazione di un alto numero di oggetti microscopici con un'architettura complessa, un passo, questo, necessario per passare dalle nanotecnologie di laboratorio a oggetti utili ai fini tecnologici.

Per ottenere l'auto-replicazione, i ricercatori hanno rivestito particelle di dimensioni micrometriche con corte sequenze di DNA, dalle estremità "appiccicose": ciascun terminale consiste in una particolare sequenza di amminoacidi che tendono a legarsi alle sequenze complementari mediante specifici legami reversibili.

Al di sotto di una certa temperatura, infatti, le particelle "si riconoscono" e si legano tra loro, mentre oltre tale limite il legame si scinde. Ciò permette di organizzare un sistema fisico in cui le particelle si organizzano spontaneamente a formare una molecola complementare di un'altra che funge "da stampo" e che può tornare libera quando la temperatura aumenta.

Le interazioni mediate dal DNA erano già state utilizzate ma è sempre risultato difficoltoso ottenere una certa selettività dei processi, inducendo legami solo in un sottoinsieme di particelle (di solito, il legame avviene in tutte o in nessuna e ciò, evidentemente, rende arduo realizzare strutture ben definite.)

"Siamo in grado di calibrare in modo fine e anche di spegnere l'attrazione tra le particelle, rendendole inerti a meno che non vengano riscaldate o tenute insieme, come una colla a nano-contatto”, ha commentato Mirjam Leunissen, ricercattrice del Center for Soft Matter Research e primo autore dello studio.

Per manovrare le particelle, i ricercatori hanno utilizzato trappole o "pinze" ottiche. Questo strumento, realizzato da David Grier, preside del Dipartimento di fisica della NYU e coautore dello studio, sfrutta fasci laser per muovere oggetti di dimensioni nanoscopiche.

Il risultato, assicurano gli autori, apre la strada a un'ampia gamma di applicazioni. Le dimensioni delle particelle in gioco sono dell'ordine di un decimo dello spessore di un capello umano e sono quindi paragonabili a quelle delle lunghezze d'onda della luce visibile. Naturale quindi pensare a schiere di queste particelle utilizzate per la realizzaizone di dispositivi ottici, tra cui sensori e cristalli fotonici che siano in grado di "tagliare" la radiazione così come fanno i semiconduttori con le correnti elettriche.

Inoltre, gli stessi principi oganizzativi potrebbero essere applicati a nanoparticelle più piccole, che possiedono un'ampia varietà di proprietà elettriche, ottiche e magnetiche che si possono rivelare utili per le applicazioni tencologiche.

fonte-lescienze.espresso.repubblica.it