Il segreto della fluorescenza dei nanotubi di carbonio: scoperta rivoluzionaria tra molecole e acqua

RomeRicercatori hanno compreso perché i nanotubi di carbonio si illuminano quando si legano a determinate molecole. Questi nanotubi potrebbero essere estremamente utili nei biosensori per monitorare la glicemia e testare il COVID-19. Il fattore chiave è l’acqua. Quando i nanotubi incontrano le molecole bersaglio, emettono una luce la cui intensità varia in base alla quantità della sostanza presente. Questa scoperta è stata fatta da team della Ruhr University di Bochum in Germania e dell’Università del Texas a El Paso.

Punti salienti dello studio:

• I nanotubi di carbonio funzionano come biosensori modificando la loro fluorescenza quando si legano a molecole specifiche.
• Le ricerche con la spettroscopia terahertz hanno rivelato il ruolo cruciale dell'acqua in questa fluorescenza.
• Il guscio di idratazione, cioè le molecole d'acqua che circondano i nanotubi, è fondamentale nel processo di emissione.

I nanotubi di carbonio a parete singola possono essere modificati con biopolimeri o frammenti di DNA per mirare specificamente a certe molecole. Questo li rende utili per rilevare neurotrasmettitori e altri marcatori biologici. Il metodo di rilevamento non era chiaro prima, ma questo studio lo chiarisce.

La scoperta evidenzia l'importanza dell'interazione tra i nanotubi di carbonio e l'acqua circostante. Quando un nanotubo si lega a un'altra sostanza, la sua energia interna cambia e si connette con le molecole d'acqua vicine. Questa interazione energetica influisce sulla luminosità della fluorescenza del nanotubo. Se un nanotubo diventa più luminoso, trasferisce meno energia all'acqua; se diventa più opaco, cede più energia all'acqua.

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Un'indagine ha utilizzato la spettroscopia terahertz per osservare il movimento dell'energia, rivelando l'importanza dell'acqua nell'ambiente circostante i nanotubi, anziché nei nanotubi stessi. Questi risultati sono fondamentali per sviluppare biosensori più efficienti.

Gli studiosi ritengono che comprendere questa interazione possa contribuire alla creazione di biosensori più avanzati. Considerando l'interazione del guscio di idratazione, i futuri biosensori potranno funzionare in modo più efficiente e affidabile. Ciò è particolarmente significativo per i test medici e gli studi biochimici, dove l'accuratezza e la sensibilità sono fondamentali.

La Società Tedesca di Ricerca, la VolkswagenStiftung e la National Science Foundation hanno finanziato lo studio. Questo lavoro di squadra dimostra quanto sia cruciale integrare diverse discipline per avanzare nella conoscenza scientifica. I ricercatori ora hanno l'opportunità di migliorare la tecnologia dei biosensori, il che potrebbe rivoluzionare il modo in cui monitoriamo e diagnostichiamo le condizioni mediche.