Sviluppata in laboratorio la più piccola e intrecciata struttura molecolare di tutti i tempi: 192 atomi di molecole diverse che vanno a formare un nodo

Nel 1984 il premio Nobel Richard Feynman, in una sua lezione, pose una domanda fondamentale all’auditorium: “quanto possono essere piccole le macchine?”. Nel 2016 abbiamo avuto la risposta: le macchine possono arrivare a dimensioni molecolari. Ora, un gruppo di ricerca inglese guidato da David Leigh è riuscito a stabilire un nuovo primato: dopo le macchine, ecco il nodo molecolare più piccolo al mondo. Il contributo iniziale lo dobbiamo al lavoro, premiato con il Nobel per la chimica nel 2016, di tre chimici, Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart e Bernard L. Feringache che, indipendentemente, hanno progettato e sintetizzato macchine molecolari. Si tratta di micro-catene di molecole diverse che funzionano come oggetti fisici: anelli che si muovono come ascensori in grado di alzarsi di 0,7 nanometri, muscoli artificiali in grado di piegare una sottile lamina d’oro, minuscoli chip per computer dotati di una memoria da 20 chilobyte (kB) e infine, motori molecolari con un regime di rotazione di 12 milioni di giri al secondo. Aggiungendosi a questo filone, il 13 gennaio 2017, su Science, il gruppo di ricercatori dell’Università di Manchester guidati da Leigh ha pubblicato uno studio sulle molecole di sintesi avendo realizzato un nodo con una lunghezza complessiva di 20 nanometri in cui ioni ferro e atomi di zinco, ossigeno e carbonio s’intrecciano in specifici punti attorno a un singolo ione cloruro.

Struttura cristallografica a raggi X del nodo molecolare realizzato nello studio (credit: Robert W. McGregor)

La più piccola e annodata struttura molecolare prodotta artificialmente è stata realizzata. In natura, strutture annodate dalle grandezze infinitesimamente piccole già esistono: l’esempio più eclatante è il plasmide, il DNA a struttura circolare presente in alcuni microrganismi in cui sono presenti i nodi. Prendendo proprio spunto dalla natura e dalle sue strutture, il gruppo di ricerca di Leigh ha realizzato nodi artificiali in un processo che, stando alle parole di Leigh, “è simile alla tessitura”. Questo risultato è un punto di partenza per diverse applicazioni tecnologiche come la realizzazione di tessuti più resistenti e flessibili per giubbotti antiproiettile e varie protezioni del corpo. Lo scopo è quello di tessere catene polimeriche annodate come si fa con le fibre di tessuto per realizzare un abito. “Intrecciare fili polimerici può portare a una nuova generazione di materiali leggeri, super-resistenti e flessibili”, afferma Leigh. Siamo convinti che se Feynman fosse ancora in vita, non solo avrebbe avuto risposta alla sua domanda ma ne sarebbe stato assolutamente entusiasta.