Nanoparticelle di carbonio chirali, pubblicato lo studio dell’Università di Trieste

Lo studio si inserisce nell’ambito di una nuova linea di ricerca sui Carbon Nanodots (CND) del gruppo del Prof. Maurizio Prato e vede coinvolti due postdoc, la Dott.ssa Francesca Arcudi e il Dott. Luka Ðorđević insieme a uno studente del dottorato in Scienze Chimiche (Michele Cacioppo). Al lavoro hanno inoltre contributo il Prof. Thomas Bürgi (Università di Ginevra), il Dr. Alessandro D’Urso e il Prof. Roberto Purrello (Università di Catania).

I CND sono nanoparticelle di carbonio, dalle dimensioni di 3-4 nanometri, con interessanti proprietà fotofisiche ed elettroniche. Grazie alla loro biocompatibilità, solubilità in acqua e facilità nel modificarne in modo funzionale la superficie, i CND stanno attirando grande interesse nella comunità scientifica internazionale.

Recentemente, il Prof. Prato, insieme a Francesca Arcudi e Luka Ðorđević, prima dottorandi, poi assegnisti presso l’Università di Trieste e da settembre ricercatori postdottorato alla Northwestern University, ha prodotto una serie di articoli su riviste importanti come Angewandte Chemie, Journal of the American Chemical Society e ACS Nano. Come spiega il Prof. Prato, «Quattro anni fa ho cominciato a interessarmi a questa affascinante classe di nanomateriali di carbonio e oggi punto molto su questo progetto. Inizialmente è stato l’argomento della tesi di dottorato di Francesca, che poi ha continuato a lavorare con me come postdoc, ma dopo poco tempo anche Luka, un altro mio ex dottorando, ha cominciato a interessarsi di questo argomento e, insieme a loro, negli ultimi anni abbiamo dato avvio a un nuovo filone di ricerca, su cui oggi lavorano vari dottorandi e postdocs. Abbiamo cercato di introdurre metodologie innovative per una preparazione semplice di questi materiali, perché, anche se sono stati pubblicati vari metodi di sintesi, non è tuttavia semplice prepararli in modo “razionale” direttamente dotati delle proprietà chimico-fisiche desiderate. È proprio in questo ambito che ci siamo maggiormente concentrati, perché crediamo sia questo il punto cruciale per sfruttare appieno le potenzialità di questo nuovo materiale, che come dimostrato anche dal nostro stesso team di ricerca, può rivelarsi molto promettente in tantissimi ambiti, da quello biomedico a quello optoelettronico o energetico».

Il gruppo di ricerca triestino propone un approccio “bottom-up” per la preparazione dei nanodots e ha dimostrato come sia possibile impartire le proprietà volute al materiale finale, grazie a un’attenta scelta dei materiali di partenza e delle condizioni sperimentali.

Il lavoro appena pubblicato su Nature Communications ha come oggetto la preparazione e la caratterizzazione dei primi CND chirali. Come suggerisce il titolo stesso “Design principles of chiral carbon nanodots help convey chirality from molecular to nanoscale level”, oltre ad averne riportato il primo esempio, gli autori intendono fornire delle vere e proprie linee guida su come è possibile impartire le proprietà chirali alle nanoparticelle.

Come spiega meglio il dott. Luka Ðorđević, «La chiralità è una proprietà di qualsiasi oggetto, di cui sono dotati le molecole e gli oggetti macroscopici che non sono sovrapponibili alla loro immagine speculare. Come suggerisce l’origine greca del nome (χείρ, cheir, mano), le mani sono un oggetto chirale e vengono spesso usate, durante i corsi di chimica, per esemplificare un oggetto speculare non sovrapponibile. La chiralità è una proprietà affascinante molto comune in natura, scoperta da Louis Pasteur a metà ottocento. Materiali nanometrici che possiedono questa proprietà possono essere scientificamente attraenti ma difficili da preparare.»

La dott.ssa Arcudi conclude: «In questo studio proponiamo un approccio semplice per preparare nanoparticelle di carbonio chirali e riportiamo un dettagliato studio che può gettare le basi per la preparazione di una intera libreria di materiali con proprietà diverse, come il colore o la dimensione, generando un potenziale applicativo enorme per tutta la comunità scientifica anche perché abbiamo dimostrato che le nostre particelle sono in grado di trasferire questa proprietà ad altri sistemi.»

Informazioni editoriali: "Design principles of chiral carbon nanodots help convey chirality from molecular to nanoscale level" Nature Communications volume 9, Article number: 3442 (2018), 24 agosto 2018 DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-05561-2