Per la prima volta, una sola, la nanoparticella ritorta è stata accuratamente misurata e caratterizzata in un laboratorio, portando gli scienziati un passo fondamentale verso il momento in cui i farmaci saranno prodotti e miscelati su scala microscopica.

Fisici dell'Università di Bath che studiano materiali su scala nanometrica, cioè molecole 10, 000 più piccola di una capocchia di spillo, hanno effettuato le loro osservazioni rivoluzionarie utilizzando un nuovo metodo per esaminare la forma delle nanoparticelle in 3-D. Questa tecnica, chiamata tecnica dell'attività ottica di dispersione iper-Rayleigh (HRS OA), è stato utilizzato per esaminare la struttura dell'oro (tra gli altri materiali), risultando in un'immagine eccezionalmente chiara della torsione del "filo della vite" nella forma del metallo.

Comprendere i colpi di scena all'interno di un materiale (noto come la sua chiralità) è vitale nelle industrie che producono medicinali, profumi, additivi alimentari e pesticidi, poiché la direzione in cui una molecola si attorciglia determina alcune delle sue proprietà. Ad esempio, una molecola che ruota in senso orario produrrà l'odore dei limoni mentre la molecola identica che ruota in senso antiorario (l'immagine speculare della molecola che odora di limone) profuma di arance.

"La chiralità è una delle proprietà più fondamentali della natura. Esiste nelle particelle subatomiche, nelle molecole (DNA, proteine), negli organi (cuore, il cervello), in biomateriali (come le conchiglie), nelle nuvole temporalesche (tornado) e sotto forma di galassie (spirali che si lanciano nello spazio)." ha affermato il professor Ventsislav Valev, che ha guidato il progetto.

Fino ad ora, i fisici si sono affidati a metodi ottici vecchi di 200 anni per determinare le proprietà chirali di molecole e materiali, ma questi metodi sono deboli e richiedono grandi quantità di molecole o materiali per funzionare. Attraverso il loro utilizzo di una tecnica basata su potenti impulsi laser, Il professor Valev e il suo team al Centro di Bath per la fotonica e i materiali fotonici hanno prodotto una sonda molto più sensibile per la chiralità, uno in grado di rilevare una singola nanoparticella mentre galleggia liberamente in un liquido.

Questa scoperta è stata fatta dal Dipartimento di Fisica di Bath in collaborazione con il Dipartimento di Chimica. I risultati dei ricercatori sono pubblicati in Nano lettere .

"Questo è sia un record che una pietra miliare nella nanotecnologia, " ha detto il professor Valev. "Perseguire questa linea di ricerca è stato uno dei risultati più gratificanti della mia carriera".

"L'osservazione del gruppo di Valev è storica, e scientificamente ci ispira nel nostro lavoro per sintetizzare nuovi nanomateriali chirali 3-D, ", ha affermato il coautore dello studio, il professor Ki Tae Nam della Material Science and Engineering presso la Seoul National University nella Repubblica di Corea.

Le potenziali applicazioni per il rilevamento chirale ultrasensibile sono molte. Ad esempio, molti farmaci sono chirali. I farmacisti locali potranno sfruttare la tecnologia per miscelare le sostanze in un modo completamente nuovo, produrre prodotti farmaceutici da minuscole goccioline di principi attivi piuttosto che da grandi becher di sostanze chimiche.

"Potrai andare in farmacia con una ricetta e invece di ricevere un medicinale che deve essere mescolato da flaconi di sostanze chimiche e poi conservato in frigorifero per diversi giorni, te ne andrai con pillole che sono mini-laboratori. Dopo aver rotto la pillola, un numero preciso di micro-goccioline scorrerà attraverso i microcanali per mescolare e produrre la medicina necessaria", ha affermato il professor Valev.

"Perché questi mini-laboratori producano farmaci chirali, dovrai conoscere il numero di molecole e catalizzatori all'interno di ogni micro gocciolina, così come la loro chiralità." ha detto lo studente di dottorato Lukas Ohnoutek, chi è il primo autore sulla carta. "È qui che il nostro risultato è davvero importante. Ora possiamo puntare a produrre microgoccioline contenenti una singola nanoparticella chirale, da utilizzare come catalizzatori nelle reazioni chimiche."

Il professor Valev ha aggiunto:"Guardando avanti, possiamo immaginare di costruire materiali chirali e persino macchine, una nanoparticella alla volta, da tali microgoccioline. Farlo sarebbe fantastico".