Chi l'avrebbe mai detto che le ali di una farfalla nascondessero così tante strutture? Fragili, infinitesimali, ma altamente complesse, capaci di regalare a questi favolosi insetti l'abilità di eseguire un'ampia varietà di precise manovre...

La strabiliante vista microscopica dell'ala di una farfalla offerta da, a cominciare da in alto a sinistra, un microscopio ottico, a forza atomica, a forza atomica ad alta risoluzione, a forza acustica. Quest'ultimo fornisce maggiori dettagli grazie alla vibrazione della punta della sonda che la rende maggiormente sensitiva (foto: Oak Ridge National Laboratory).

I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory e del North Carolina State University hanno usato la potenza delle nuove tecnologie microscopiche per guardare più da vicino queste magnifiche strutture ad una risoluzione di 5 nanometri, ovvero circa 2 volte e mezzo la grandezza di una molecola di DNA (un nanometro corrisponde a un milionesimo di un millimetro, circa 10 atomi di idrogeno).

Le immagini sono la prova che è possibile usare le sonde microscopiche per analizzare materiali di sistemi viventi. Attualmente, sono usate per esaminare materiali inorganici, come quelli ferroelettrici usati in elettronica, e materiali organici, come la plastica. Inoltre, possono essere utilizzate per studiare molecole biologiche come il DNA. “La capacità di osservare tessuti viventi a livello molecolare aiuterà gli scienziati nello studio delle proprietà di ogni tipo di biosistemi”, dice Sergei Kalinin, membro dello staff dell'Oak Ridge National Laboratory, “e nella realizzazione di materiali artificiali per la cura di malattie, farmaci e terapie fisiche”.

Le sonde dei microscopi mostrano informazioni sulla struttura di superficie e sulle proprietà elettriche, magnetiche, ottiche e meccaniche, di un dato materiale. Consentendo ai ricercatori di visualizzare aree ultra-sottili, sfruttando la frizione, l'elettricità, il magnetismo e l'acustica prodotta dalla sonda (una microscopica estremità guidata da un piccolo braccio meccanico) che si muove sul campione. Lo scanning, collegato a sistemi di elaborazione informatica, genera una immagine topografica del campione.

“Abbiamo provato diversi metodi”, dice Kalinin, “finché, con nostra grande sorpresa, non abbiamo scoperto che sfruttando le proprietà acustiche della sonda, basate sulla vibrazione, riuscivamo ad ottenere maggiori dettagli della struttura interna”. Con le tecniche acustiche, i ricercatori sono riusciti a scendere, per la prima volta, fino a 5 nanometri, al livello del singolo elemento strutturale che forma i tessuti biologici.

“L'indagine del nanocosmo potrebbe portare, nel prossimo futuro, a svelare le origini della funzionalità biologica di questi materiali”, si augura Kalinin. Ulteriori passi in avanti potranno venire dall'osservazione diretta delle molecole all'interno dei sistemi viventi. La ricerca è stata pubblicata dal periodico “Technology Research News”.

Istituzione scientifica citata nell'articolo:

Oak Ridge National Laboratory

E-mail: Alessio Mannucci

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