Le macromolecole cariche sono molecole che hanno una carica elettrica netta. Quando queste molecole si sciolgono nell'acqua, interagiscono tra loro attraverso forze elettrostatiche. Queste forze possono far sì che le molecole si auto-assemblano in una varietà di strutture, come cristalli, gel e membrane.
L'attuale comprensione di come le macromolecole cariche si autoassemblano si basa sulla teoria Debye-Hückel, sviluppata all'inizio del XX secolo. La teoria Debye-Hückel prevede che le interazioni elettrostatiche tra macromolecole cariche siano a lungo raggio e repulsive. Ciò significa che le molecole tenderanno a stare il più distanti possibile l'una dall'altra, il che porterà alla formazione di strutture aperte e disordinate.
Tuttavia, la nuova teoria sviluppata dai ricercatori dell’Università dell’Illinois mostra che le interazioni elettrostatiche tra macromolecole cariche possono effettivamente essere a corto raggio e attraenti. Ciò significa che le molecole tenderanno ad aggregarsi, il che porterà alla formazione di strutture più compatte e ordinate.
La nuova teoria si basa su una combinazione di calcoli teorici e misurazioni sperimentali. I calcoli mostrano che le interazioni elettrostatiche tra macromolecole cariche sono influenzate dalla dimensione e dalla forma delle molecole, nonché dalla concentrazione di sale nella soluzione. Le misurazioni sperimentali confermano che la nuova teoria può prevedere con precisione il comportamento di autoassemblaggio delle macromolecole cariche.
La nuova teoria potrebbe avere implicazioni per la progettazione di nuovi materiali. Ad esempio, la teoria potrebbe essere utilizzata per progettare nuovi materiali più resistenti e conduttivi. La teoria potrebbe essere utilizzata anche per comprendere i processi biologici, come la formazione delle membrane cellulari e l’assemblaggio dei virus.
"La nostra nuova teoria fornisce un nuovo modo di comprendere come le macromolecole cariche si autoassemblano", ha affermato il leader dello studio, il professor Jianhua Xing. "Ciò potrebbe portare allo sviluppo di nuovi materiali e ad una migliore comprensione dei processi biologici."
