Anche a Parma studi sulle nanotecnologie molecolari, premiati con il Nobel 2016

PARMA – Nel Dipartimento di Chimica dell’Università di Parma è stata accolta con soddisfazione la notizia del conferimento ai colleghi Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart e Bernard L. Feringa del Premio Nobel per la Chimica 2016 per, come recita l’annuncio ufficiale della Reale Accademia Svedese delle Scienze, “the design and synthesis of molecular machines”. È l’alto riconoscimento per aver esteso il concetto di macchina fino a livello molecolare, proiettando nel futuro lo sviluppo delle nanotecnologie molecolari.

I lavori di questi scienziati sono ben noti a Parma poiché nel Dipartimento di Chimica dell’Ateneo il gruppo di ricerca dei proff. Arturo Arduini, Andrea Secchi e Franco Ugozzoli, anche in collaborazione con il gruppo di ricerca dell’Università di Bologna di Margherita Venturi e Alberto Credi, ha contribuito allo sviluppo di questo innovativo settore scientifico attraverso numerosi lavori scientifici pubblicati sulle più prestigiose riviste internazionali di ambito chimico e le cui prospettive applicative spaziano dallo sviluppo di nuovi materiali nanotecnologici alla nanomedicina.

Le ricerche in corso a Parma hanno radici profonde e rappresentano l’evoluzione di quel settore altamente interdisciplinare della chimica moderna noto col nome di Chimica Supramolecolare, che ha visto l’Ateneo di Parma protagonista a livello internazionale fin dai primi anni ’80 grazie alle pionieristiche ricerche di Rocco Ungaro, Andrea Pochini e Giovanni Dario Andreetti.

Le nanotecnologie molecolari prendono il nome dal fatto che nel “mondo” sul quale esse operano, le distanze e le dimensioni degli oggetti (le molecole) si misurano sulla scala dei nanometri (miliardesimi di metro). Affrontare con successo queste ricerche richiede la capacità di capire, con metodi sperimentali e computazionali, come sia possibile utilizzare molecole singole come “mattoni molecolari” per la costruzione di aggregati molecolari più complessi capaci di svolgere funzioni programmate o una azione precisa quando tali aggregati siano attivati dall’ esterno mediante impulsi energetici (es.: radiazioni elettromagnetiche, fasci di elettroni, variazioni di pH, ecc.).

Per far comprendere come funzionano le ‘macchine molecolari’ progettate e realizzate dal gruppo di ricerca nei laboratori dell’Ateneo, si può dire che si tratta di sistemi molecolari complessi costituiti da due componenti che si autoassociano spontaneamente dando origine ad una specie “supramolecolare” paragonabile (su scala nanometrica) ad un asse infilato in una ruota che, sotto l’azione di uno stimolo energetico esterno elettrochimico e luce, può essere fatto scorrere in modo unidirezionale attraverso la ruota, così come accade ad esempio a livello macroscopico, quando noi percorriamo una galleria a senso unico.

Tuttavia, dal punto di vista chimico tutto questo non è affatto semplice: riuscire ad ottenere nanostrutture capaci di compiere lavoro meccanico sotto l’azione di stimoli energetici esterni è estremamente difficile poiché questi aggregati molecolari sono tenuti insieme da legami chimici non-covalenti. Perciò per fare in modo che questi sistemi funzionino, occorre che le interazioni deboli che li tengono insieme siano capaci di rompersi e di riconfigurarsi in modo ciclico sotto l’azione di un impulso di energia fornito dall’ esterno. Si sottolinea quindi con soddisfazione che, per una particolare classe di macchine molecolari appartenenti alla classe dei Rotaxani, la progettazione della loro architettura molecolare, la loro fabbricazione, la determinazione della loro struttura così come molti aspetti del loro funzionamento come prototipi di macchine molecolari sono state condotte interamente all’Università di Parma.

«Non si può non notare che se il Nobel assegnato ai tre studiosi ha voluto premiare la capacità di sintetizzare le nanomacchine» – commentano i tre docenti dell’Ateneo – «esso ha tuttavia sorprendentemente escluso l’italiano Vincenzo Balzani, professore emerito dell’Università di Bologna (tra l’altro co-autore di numerose ricerche insieme ai tre vincitori), i cui studi sulla fotochimica sono stati fondamentali per studiare come indurre e controllare il movimento in questi complessi sistemi si aggregati molecolari. Senza i contributi di Balzani non sarebbe stato in alcun modo possibile realizzare macchine molecolari capaci di muoversi a comando. Per cui grande è stato lo stupore del gruppo di ricerca dell’Ateneo di Parma nell’apprendere che Balzani non è tra i tre vincitori del Nobel visto che è tra i cento chimici più citati nel mondo ed è unanimemente riconosciuto come colui che ha “fornito il carburante” alle nanomacchine».