(METEOGIORNALE.IT) Le molecole presentano specifiche modalità di rotazione e vibrazione. Quando vengono illuminate, la luce viene riflessa e diffusa in maniera che una su un milione di particelle luminose (fotoni) cambia colore; questo fenomeno è noto come effetto Raman. La raccolta di questi fotoni che cambiano colore fornisce una rappresentazione degli stati energetici delle molecole.
Tuttavia, alcune caratteristiche molecolari rimangono invisibili all’effetto Raman tradizionale. Per rivelarle è necessario ricorrere all’effetto Hyper-Raman, una versione avanzata dell’effetto Raman che si verifica quando due fotoni colpiscono simultaneamente una molecola e si combinano per creare un singolo fotone diffuso con cambio cromatico.
L’Hyper-Raman offre vantaggi significativi: penetra più profondamente nei tessuti viventi senza danneggiare le molecole e produce immagini ad alto contrasto con minor interferenza da autofluorescenza. Nonostante i fotoni Hyper-Raman siano meno numerosi rispetto a quelli dell’effetto Raman tradizionale, il loro numero può essere aumentato notevolmente tramite l’utilizzo di piccoli pezzi metallici (nanoparticelle) vicino alla molecola.
Una proprietà fondamentale della vita non ancora studiata fino a ora tramite Hyper-Raman è la chiralità, ovvero il senso di torsione delle molecole simile alla struttura elicoidale del DNA. Molti biomolecole mostrano chiralità: proteine, RNA, zuccheri eccetera.
Nel 1979 fu teorizzato che utilizzando luce chirale nell’effetto Hyper-Raman si potrebbero ottenere informazioni tridimensionali sulle molecule per rivelarne la chiralità. Tuttavia questa nuova capacità era considerata estremamente sottile e difficile da misurare a causa della purezza della luce chirale necessaria e dei grandi poteri laser richiesti che potevano danneggiare le molecule studiate.
Il professor Ventsislav Valev ha guidato lo studio adottando un approccio indiretto: invece di misurare direttamente dalle molecule chirali hanno usato molecule non chirali assemblate su strutture elicoidali dorate (nanohelices) che trasferivano loro una torsione (chiralità). Queste nanohelices funzionavano anche come antenne concentrando maggiormente la luce sulle molecule aumentando così il segnale Hyper-Raman permettendo finalmente il suo rilevamento.
Questa ricerca conferma quindi una teoria vecchia di 45 anni ed apre nuove possibilità per analizzare composizioni farmaceutiche o controllarne la qualità; identificare autenticità o falsificazioni; individuare droghe illegali o esplosivi; aiutare nella diagnosi medica rilevando cambiamenti molecular causati da malattie; identificazione dei contaminanti ambientali o analisi dei pigmenti nelle opere d’arte per conservazione e restauro. (METEOGIORNALE.IT)
