(Phys.org) —Poiché le mani sono disponibili nelle versioni sinistra e destra che sono immagini speculari l'una dell'altra, così fanno gli amminoacidi e gli zuccheri dentro di noi. Ma a differenza delle mani, solo gli amminoacidi orientati a sinistra e gli zuccheri orientati a destra danno vita alla vita come la conosciamo.

Gli scienziati sanno che esistono altre varietà perché quando sintetizzano questi amminoacidi e zuccheri in un laboratorio, si formano un numero approssimativamente uguale di disposizioni rivolte a sinistra e a destra. Ma la vita ne preferisce uno. È un fenomeno misterioso chiamato "omochiralità".

Gli scienziati hanno diverse teorie sul motivo per cui si verifica. Nelle scoperte che sottolineano il ruolo che la luce potrebbe aver giocato nella sua origine sulla Terra, un team guidato da un ricercatore dell'Università del Michigan ha dimostrato che la direzione di rotazione di un raggio di luce può convincere le nanoparticelle inorganiche ad assemblarsi in una quantità di nastri attorcigliati destrorsi o mancini. I nastri per mancini ruotano in senso antiorario, e destrorsi in senso orario.

I ricercatori avevano precedentemente teorizzato che un certo tipo di luce stellare a spirale avrebbe potuto bloccare la chiralità, o manualità, di organico relativamente grande, molecole a base di carbonio come amminoacidi e zuccheri negli organismi viventi. La luce delle stelle avrebbe brillato sulla nube di polvere e gas che alla fine sarebbe diventata la Terra.

Non si sapeva fino ad ora, anche se, che la luce potrebbe avere un effetto simile e molto pronunciato su più piccoli, nanoparticelle inorganiche che non sono a base di carbonio.

"Ciò che abbiamo dimostrato è che le nanoparticelle di materiali inorganici, proprio come i materiali organici come i primi amminoacidi, non solo può autoassemblarsi, ma può farlo in un modo che mostri chiralità, " ha detto Nicholas Kotov, il professore di ingegneria Joseph B. e Florence V. Cejka e professore di ingegneria chimica, scienza e ingegneria dei materiali e scienza e ingegneria molecolare presso la U-M. Kotov è l'autore principale di un articolo sui risultati pubblicato nell'attuale edizione di Materiali della natura .

Kotov e i suoi colleghi hanno puntato luce polarizzata circolarmente su particelle di tellururo di cadmio in una soluzione. La luce ha componenti sia elettriche che magnetiche e la sua polarizzazione si riferisce all'orientamento delle onde di ogni componente. In luce polarizzata circolarmente, il campo elettrico ruota attorno alla componente magnetica. Si ritiene che la luce polarizzata circolarmente sia rara nel mondo naturale, anche se potrebbe non essere stato in un momento precedente nell'universo.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno esposto un gruppo di nanoparticelle alla luce polarizzata circolarmente sinistrorsa, che ruotava in senso antiorario. Hanno esposto l'altro alla polarizzazione destrorsa, o rotazione in senso orario, leggero. In ogni gruppo, circa il 30 percento in più dei nanonastri portava la chiralità della luce a cui erano esposti. Questa percentuale è dieci volte superiore a quella che i ricercatori hanno scoperto che la luce polarizzata circolarmente ha effetti su gruppi più grandi di molecole, disse Kotov.

Le nanoparticelle in entrambi i gruppi sono iniziate con chiralità mista. Alcune particelle sono mancine e altre destrorse. I ricercatori teorizzano che quelli con una chiralità che corrisponde alla luce che brilla su di loro reagiscono con quella luce in modi che li fanno crescere, o attrarre più molecole. Quando la rotazione della luce corrisponde alla manualità delle particelle, possono verificarsi reazioni chimiche, compresa l'ossidazione, o perdita di elettroni. Quella perdita di elettroni mette nanoparticelle cariche nel mix, e quelli possono reagire con altre nanoparticelle in modi che favoriscono più delle stesse.

"La chiralità si accumula, " ha detto Kotov.

Mentre Kotov afferma che i primi organismi viventi erano probabilmente in microscala, è pronto a sottolineare che il lavoro non dice che i nastri di nanoparticelle di alcun tipo siano precursori della vita.

"Non sappiamo ancora come hanno interagito le molecole organiche e le nanoparticelle inorganiche, "Kotov ha detto, "o come la chiralità si è evoluta per diventare a sinistra per gli amminoacidi e a destra per gli zuccheri. Ma pensiamo che le risposte dovrebbero coinvolgere la considerazione non solo della materia organica, ma di questo giocatore aggiuntivo di nanoparticelle inorganiche, che in realtà è piuttosto significativo."

Al di là di ogni intuizione sulla struttura della vita, la ricerca potrebbe anche mostrare un modo nuovo ed economico per progettare molecole rivolte a sinistra oa destra. Metodi attuali per indurre la chiralità, come viene chiamato questo processo, sono difficili e costosi, eppure hanno applicazioni nella produzione di cose come i prodotti farmaceutici, sensori indossabili o impiantati, telecomunicazioni e tecnologie di visualizzazione. Le nanostrutture chirali possono aiutare a raddoppiare la larghezza di banda informativa di questi dispositivi utilizzando la luce polarizzata sinistra e destra.

Il documento è intitolato "Modellazione chirale di nanostrutture autoassemblanti mediante luce polarizzata circolarmente". La ricerca è supportata in parte dal Centro per la conversione dell'energia solare e termica, un Energy Frontier Research Center finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti; la Fondazione Nazionale della Scienza, gli Istituti Nazionali di Sanità, tra le altre fonti.