Una collaborazione unica tra chimici e matematici presso la Eindhoven University of Technology (TU/e) ha portato a una nuova tecnica di imaging che consente lo studio dell'autoassemblaggio molecolare con un livello di dettaglio senza precedenti. I ricercatori, guidato dai professori TU/e ​​Bert Meijer e Remco van der Hofstad, hanno pubblicato la loro svolta la scorsa settimana sulla rivista leader Scienza . La nuova tecnica apre un mondo di opportunità uniche per lo studio di materiali complessi autoassemblanti con molte potenziali applicazioni in elettronica, medicina ed energia.

Nell'autoassemblaggio molecolare, nuovi materiali sono realizzati da zero, con proprietà che non si trovano in natura. Il gruppo di ricerca guidato dal prof.dr. Bert Meijer all'ICMS si concentra su materiali chiamati polimeri supramolecolari:lunghe stringhe costituite da singole molecole. Questi materiali hanno una varietà di possibili applicazioni, ad esempio come biomateriali nella medicina rigenerativa, come nanotubi con buone proprietà conduttive in elettronica, o come materiali fotovoltaici in future celle solari.

Tecnologia rivoluzionaria

Buone tecniche di imaging sono essenziali per comprendere i processi dinamici che si verificano alla minuscola micro e nanoscala dell'autoassemblaggio molecolare. La rivoluzionaria e ingegnosa tecnica della "microscopia a super risoluzione" introdotta negli ultimi anni consente l'imaging ottico di oggetti con dimensioni inferiori a quelle normalmente possibili utilizzando una tecnica ottica. Nel diario Scienza , Meijer e il matematico prof.dr. Remco van der Hofstad del Dipartimento di Matematica e Informatica presenta oggi un nuovo passo in avanti con questa tecnica, permettendo di visualizzare fenomeni molecolari fino ad ora invisibili.

Collaborazione rara

Il contributo di Van der Hofstad era necessario perché le macchine molecolari studiate dal gruppo di Meijer sono soggette a tutti i tipi di fattori casuali, portando a molto "rumore" nei dati. I modelli stocastici sviluppati da Van der Hofstad consentono di ottenere un'immagine molto più chiara. "Era come se la 'nebbia' che copriva le nostre immagini si fosse improvvisamente alzata", afferma l'autore principale della pubblicazione Lorenzo Albertazzi. Secondo il ricercatore italiano è unico che chimici e matematici lavorino insieme in questo modo. "Dovremmo farlo molto più spesso, poiché queste aree di competenza sono molto complementari."

Dimostrazione

Per Albertazzi la nuova tecnica è un grande passo avanti nella comprensione delle reazioni di montaggio. Nella loro pubblicazione gli autori dimostrano il loro approccio con una ben nota reazione in cui si mescolano due stringhe con componenti rossa e verde. "Si è sempre pensato che lo scambio di componenti avvenisse solo alle estremità delle stringhe. Ma ora abbiamo dimostrato che i componenti vengono scambiati per l'intera lunghezza della stringa". Albertazzi ritiene che questo sia solo un esempio dell'enorme gamma di nuovi materiali e reazioni che ora possono essere compresi più chiaramente con questa tecnica.