Fotografati i legami che tengono uniti gli atomi

Dentro la materia: grazie alla tecnologia del microscopio a forza atomica per la prima volta sono stati "visti" i legami che tengono uniti gli atomi.

Un gruppo di ricercatori dell'IBM di Zurigo ha realizzato immagini così dettagliate di una molecola da riuscire a determinare anche il tipo di legame tra gli atomi che la compongono. Il nuovo record per il team che nel 2009 riuscì a fotografare una singola molecola è stato ottenuto con la tecnica dell'AFM, l'atomic force microscope (microscopio a forza atomica).

Costruire la materia. Si aprono nuovi scenari nello studio dei materiali e prospettive innovative di controllo delle reazioni chimiche. Il controllo sui legami molecolari consentirebbe per esempio di verificare se un materiale è "stanco", un'espressione utilizzata per spiegare fratture imprevedibili, che non hanno giustificazione apparente, e che avvengono in materiali importanti dal punto di vista strutturale o funzionale, come le ali degli aerei. In più, con le nanotecnologie potrebbe diventare possibile "guidare" i legami durante le reazioni chimiche, per fare che siano i più perfetti possibili, per ottenere super materiali ed esaltare particolari caratteristiche, come la conducibilità.

L'AFM misura le infinitesime variazioni di posizione di un punta di ossido di carbonio di dimensione nanometrica che passa avanti e indietro sopra la superficie che si vuole studiare. Con questa tecnica i ricercatori hanno iniziato a studiare una molecola di pentacene (un idrocarburo aromatico policiclico, ossia un composto di carbonio e idrogeno) affrontando difficoltà notevoli, perché il campione ha dovuto essere portato e mantenuto a -268 °C (cinque gradi sopra lo zero assoluto) e isolato da ogni più piccola vibrazione.
 
I risultati hanno però poi convinto i ricercatori a studiare altri tipi di molecole, sempre a base di carbonio, anche se più complesse, come il fullerene. «Raffinando sempre più la tecnica dell'AFM siamo riusciti non solo a vedere i legami, ma anche a osservare le differenze tra un legame e l'altro, e siamo perciò in grado di verificare se ci sono imperfezioni o anomalie», ha affermato Leo Gross, uno dei ricercatori. Ora il programma prevede di studiare il grafene, un materiale composto da uno strato monoatomico di carbonio di grandissimo interesse soprattutto per le applicazioni nell'elettronica.
 
L'obiettivo? Individuare le imperfezioni e corregerle.

14 Settembre 2012 | Luigi Bignami