Una nano tomografia per materiali anisotropi come il DNA

La nanotomografia ottica sviluppata per la prima volta alla Case Western Reserve University di Cleveland (Ohio, USA), è stata definita la prima TAC al mondo per cristalli liquidi e fluidi biologici anisotropi, in grado di visualizzarne in tre dimensioni struttura e orientazione molecolare. Circa 500 volte più precisa degli strumenti di analisi attuali, questa tecnica potrà fornire un potente ausilio alle scienze biochimiche, farmacologiche, elettroniche e chimiche nelle quali i cristalli liquidi, ed in generale i fluidi anisotropi, svolgono un ruolo essenziale: sono cristalli liquidi, infatti, tanto il DNA e le membrane cellulari quanto i componenti degli schermi di televisori e computer moderni. Grazie ad un sofisticatissimo microscopio ottico a scansione a campo vicino, SNOM (Scanning Near Field Optical Microscope, uno strumento in grado di effettuare scansioni ottiche di superfici con risoluzione di pochi nanometri) alcuni ricercatori del laboratorio Licryl CNR, in collaborazione con colleghi italiani e stranieri, sono riusciti a osservare una goccia di cristallo liquido nematico (simile a quelli presenti nei televisori LCD), realizzando delle vere e proprie istantanee della sua struttura interna ad altezze diverse. Come nel caso della TAC usata per scopi medici, queste sezioni del campione, registrate a soli 10 nanometri in verticale l'una dall'altra, sono state poi utilizzate per ricostruire una immagine tridimensionale che descrive l'orientazione molecolare del liquido anisotropo (vedi figura in pagina). La punta del microscopio SNOM è stata immersa all'interno della goccia di cristallo liquido da analizzare, mentre luce polarizzata è stata inviata attraverso il sottile strato di materiale. Un secondo polarizzatore, posto al di sotto del campione, ha permesso di analizzare lo stato di polarizzazione modificato dal materiale nell'intera superficie larga 30x30 micron, ottenendo in questo modo un'immagine locale molto precisa, riferita alla struttura di quello strato molecolare. Sollevando quindi la punta, si è potuto acquisire un'altra superfi- cie, fino ad un'altezza di circa 500 nm dal sub- strato, per poi ricostruire in 3D l'orientazione molecolare dell'intera goccia. Rispetto alle tecniche concorrenti (microscopio confocale, risonanza magnetica nucleare), che eseguono analisi solo dall'esterno e sull'intero campione, la possibilità di operare dentro il campione ha rappresentato una delle più importanti innovazioni rese possibili dallo SNOM.

Autori: A. De Luca, V. Barna, T.J. Atherton, G. Carbone, M.E. Sousa, C. Rosenblatt

Titolo: Optical Nanotomography of Anisotropic Fluids

Rivista: Nature Physics

Anno: 2009

Riferimenti bibliografici: 4, 869-872 (01 Nov 2008), doi: 10.1038/nphys1077 e Phys. Rev. Lett., 102, 167801 (2009)