Quando si misura un campione macroscopico, anche se contiene una sola sostanza chimica, ogni molecola sarà un po’ diversa dalle altre, perché è diversa la loro conformazione tridimensionale. Le molecole, infatti, non sono bacchette rigide, possono ruotare e piegarsi leggermente. Il risultato è che quello che viene misurato è in realtà una media delle varie conformazioni. La misura di molecole isolate invece può dire qual è la conformazione di ognuna di esse, e quindi può dare molte più informazioni che nella misura mediata sono nascoste.
Un team internazionale di ricercatori, tra i quali Giulio Cerullo, Dario Polli e Antonio Perri del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, è riuscito a caratterizzare le proprietà di singole molecole isolate mediante la fluorescenza che esse emettono. La fluorescenza è quella luce che si vede ad esempio sui nostri vestiti bianchi quando in discoteca vengono illuminati dalle lampade ultraviolette, o che illumina di verde le lancette dell’orologio di notte.
La misura che è stata realizzata è tecnicamente molto difficile: tanto è piccola una molecola, tanta poca luce di fluorescenza può emettere. I ricercatori l’hanno messa al buio sotto un microscopio e l’hanno illuminata con dei flash di luce: su 100 colpi di flash, la molecola 99 volte non rispondeva affatto, e 1 volta rispondeva emettendo un singolo fotone. Un singolo fotone è pochissimo: basta pensare che i nostri occhi durante il giorno ricevono normalmente milioni di milioni di fotoni in un solo secondo di tempo. Raccogliendo questi fotoni di luce emessa da una singola molecola è possibile ottenere preziose informazioni riguardo alla sua conformazione peculiare. Il lavoro è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista “PNAS”, organo dell’Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d’America. Oltre al Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, hanno partecipato l’Università Tecnica di Monaco di Baviera, che ha proposto lo studio e fatto le simulazioni, e l’Università di Copenaghen, che ha condotto gli esperimenti.
