Sapere Scienza

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Un nuovo metodo per identificare la chiralità di una molecola

5 Marzo 2018

Destrorse o sinistrorse. Non ci riferiamo alla capacità di utilizzare in prevalenza una delle due mani ma di particolari proprietà delle molecole. È la chiralità e un studio pubblicato su Nature Physics ci rivela un nuovo metodo per identificarla.

 

L’orientazione degli atomi di una molecola nello spazio

 

Cos’è la chiralità? La parola deriva dal greco e significa “mano”: una molecola chirale, proprio come le nostre mani, non è sovrapponibile alla propria immagine speculare. La differenza tra le due molecole, che si esplica in termini di disposizione nello spazio degli atomi, ne influenza le proprietà chimiche e fisiche e, quindi, le loro applicazioni in campo chimico e medico. Uno degli esempi più vicini alla nostra esperienza è quello dell’aspartame che nella forma destrogira è estremamente dolce mentre, quando levogiro, è amaro.

 

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Come si determina la chiralità?

 

Dalle righe precedenti avrete capito che le due molecole chirali (enantiomeri) potranno essere suddivise in levogire e destrogire. Cosa significa? Per poter identificare i due composti solitamente si usa la luce polarizzata: una radiazione elettromagnetica che oscilla in un solo piano. Se il fascio di luce viene fatto passare attraverso un campione di molecole non chirali, il piano in cui vibra la radiazione luminosa non cambierà, in caso contrario, tale piano - detto di polarizzazione - sarà ruotato di un certo angolo. La rotazione potrà essere verso destra o verso sinistra: nel primo caso la molecola sarà destrogira, nel secondo levogira. Questo metodo di identificazione della chiralità, però, si è sempre mostrato poco sensibile. Ecco perché gli scienziati hanno ricercato una nuova tecnica.

 

Il laser per capire se una molecola è destrorsa o sinistrorsa

 

Il nuovo metodo si basa sull’utilizzo di due impulsi laser. Il primo, polarizzato, trasferisce energia agli elettroni della molecola che, stimolati, percorreranno un moto elicolidale la cui rotazione sarà destra o sinistra a seconda della chiralità della molecola. Il secondo impulso, invece, ha il compito di dare informazioni sul movimento di questi elettroni: cattura la direzione del movimento degli elettroni e li fa fuoriuscire dalla molecola. A questo punto le particelle voleranno via dalla molecola nella stessa direzione o in quella opposta rispetto al raggio laser, a seconda che stessero ruotando in senso orario o antiorario.
Questo tipo di interazioni ha permesso agli studiosi di determinare la chiralità delle molecole in maniera estremamente efficiente, con un segnale mille volte più forte rispetto a quello delle più comuni tecniche adoperate. Questa nuova tecnologia si mostrerà incredibilmente utile in molti ambiti in cui la chiralità gioca un ruolo fondamentale come la chimica, la biochimica e la farmaceutica, oltre a essere un grande traguardo per la ricerca in fisica.

 

Parliamo di fitochimica e farmaci nell’articolo “Le piante e la cura della salute” di Pinarosa Avato e Gian Pietro Di Sansebastiano che potrete leggere acquistando il numero di aprile 2017 di Sapere.

 

Image credits: NASA

copertina   luglio-agosto 2018

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