E’ stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Chemical Communications della Royal Society of Chemistry un articolo scientifico che mostra il primo esempio di porta logica molecolare basata sull’interazione host-guest tra una classe di molecole organiche e un gruppo di anioni, che potrebbero in futuro essere integrate in speciali computer molecolari, macchine in cui tutti i componenti a base di silicio potranno essere sostituiti da molecole che faranno le veci dei circuiti elettronici offrendo enormi vantaggi in termini di miniaturizzazione, velocità e costi.
Il lavoro, a cui hanno partecipato i ricercatori del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche (Claudia Caltagirone, Vito Lippolis, Arianna Casula, Francesco Isaia, Giacomo Picci, Alexandre Bettoschi) e del Dipartimento di Scienze Biomediche (Mariano Andrea Scorciapino) dell’Università degli Studi di Cagliari, in collaborazione con un gruppo di chimici dell’Università di Siviglia, è stato scelto come hot article dalla rivista che gli ha anche dedicato la copertina.
Le porte logiche molecolari sono molecole in grado di eseguire un’operazione logica in base agli input chimici che vengono forniti, mentre gli anioni sono specie chimiche cariche negativamente. L’interazione alla base della ricerca è stata osservata in una soluzione di dimetilsolfossido, un solvente organico che per molti versi è simile all’acqua.
Nel caso in questione, il sistema realizzato per la prima volta dall’équipe di ricercatori dell’Università di Cagliari – con i colleghi dell’Università di Siviglia – è in grado di compiere un’operazione logica ternaria con output di tipo 0, 1, 2 che può essere studiato tramite misure di risonanza magnetica al protone.
L’innovatività del risultato raggiunto sta nel tipo di molecola organica studiata e nel tipo di output. Di solito le macchine molecolari danno infatti delle risposte fotochimiche (con l’aumento o la diminuzione dell’emissione fluorescente del sistema). “Nel nostro caso – spiega la prof.ssa Caltagirone – la risposta si basa sul tipo di interazione tra le nostre molecole e gli anioni che possono formare composti diversi facilmente identificabili tramite misure di risonanza magnetica nucleare al protone”.
Le porte logiche molecolari sono definite “macchine molecolari” (il Nobel per la Chimica nel 2016 è stato assegnato per lo sviluppo di questa classe di molecole) e, seguendo la costante tendenza alla miniaturizzazione, troveranno applicazione nello sviluppo di tastiere e computer molecolari, e in un futuro non remoto, saranno destinate a sostituire i semiconduttori nell’industria della IT (Information Technology).
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/cc/c7cc07148e#!divAbstract
