“Charisma”: spiegare i processi biologici grazie a flash di luce

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Fotografare il movimento ultraveloce degli elettroni all’interno di una molecola di dimensione nanometrica per spiegare numerosi processi biologici e comprendere meglio come, ad esempio, le radiazioni ionizzanti utilizzate in radioterapia danneggino le strutture cellulari, in particolare il DNA dei cromosomi, con possibili gravi conseguenze sul suo funzionamento. È questo l’obiettivo del progetto Charisma (Charge transport in intermediate-sized molecules on attosecond time scales), finanziato dalla Commissione Europea attraverso una borsa Marie Sklodowska-Curie individual fellowship assegnata a Fabian Holzmeier, nell’ambito del programma quadro Horizon 2020. La tecnologia che renderà possibile la realizzazione di questo progetto è stata sviluppata negli ultimi anni dal gruppo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano diretto dal Professor Mauro Nisoli e utilizza impulsi laser con durata estremamente breve: poche decine di attosecondi (1 attosecondo è pari a un miliardesimo di miliardesimo di secondo) come flash di luce per catturare i singoli fotogrammi del filmato che mostrerà come gli elettroni si muovono all’interno di molecole di interesse biologico. Oltre che per spiegare i processi biologici, lo studio del moto delle cariche in una molecola complessa – spiega il Politecnico di Milano – è di particolare importanza nell’elettronica molecolare, in cui i componenti elettronici sono costituiti da singole molecole. Si tratta di un campo di Ricerca emergente e tuttora in fase di sviluppo, con notevoli potenzialità, soprattutto in termini di estrema miniaturizzazione. Descrivere come la luce interagisce con gli elettroni sulla scala temporale degli atto/femtosecondi può portare a importanti ricadute di carattere tecnologico, per esempio lo sviluppo di celle solari sempre più efficienti, dove avviene la conversione della luce in un moto ordinato di elettroni, o la realizzazione di microprocessori ultraveloci basati su strutture molecolari dove la commutazione di transistor è pilotata da segnali luminosi anziché da quelli elettrici come avviene nel caso degli attuali dispositivi elettronici.