Il principio delle cariche opposte che si attraggono e delle cariche simili che si respingono, considerato una legge fondamentale della fisica, ha delle eccezioni, come dimostrato dai chimici. Questa scoperta ha portato grande gioia ai chimici, che hanno superato i fisici in questa occasione, e potrebbe avere significative implicazioni biologiche.
L’osservazione che gli opposti si attraggono e i simili si respingono ha origine dall’elettrostatica e dal magnetismo. Questo concetto è così familiare che ne cantiamo, ma la psicologia ci insegna che tali schemi dipendono molto dalle circostanze, e lo stesso vale a livello molecolare.
Un team guidato dalla Professoressa Madhavi Krishnan dell’Università di Oxford ha dimostrato che particelle cariche negativamente possono attrarsi in acqua leggermente acida con basse concentrazioni di sale, mentre le particelle cariche positivamente continuano a respingersi, a meno che non vengano ubriacate.
Le particelle di silice cariche negativamente si sono organizzate in cluster esagonali in acqua, anche se l’effetto scompare al di fuori di una finestra di pH stretta. In alcol, sono state le particelle cariche negativamente a riunirsi, grazie a una forza chiamata elettrosolvatazione.
Il team ha depositato cariche su microparticelle di silice e le ha sospese in acqua o in due tipi di alcol. Nonostante la repulsione elettrostatica prevista, le particelle si sono organizzate in cluster, dimostrando che le attrazioni possono verificarsi anche senza contatto diretto.
La forza di van der Waals, famosa per permettere ai geco di aderire al soffitto, non è sufficiente a spiegare questo fenomeno, che sembra dipendere principalmente dal liquido in cui le cariche sono distribuite.
Gli autori hanno ripetuto i risultati con superfici rivestite di polipeptide e polielettroliti, confermando che le cariche simili possono attrarsi. Questi studi sono stati motivati dalla difficoltà di ottenere finanziamenti per ricerche su fenomeni inaspettati.
Il team di Oxford ha cercato di semplificare il problema, concentrandosi su microparticelle di silice, e ha trovato che il solvente può influenzare l’energia di interazione tra le particelle cariche, portando alla formazione di cluster.
Le aggregazioni di microparticelle di silice potrebbero avere implicazioni più ampie, come l’auto-assemblaggio di proteine con cariche negative, che potrebbe essere stato rilevante per l’origine della vita. Questo studio è stato pubblicato su Nature Nanotechnology.
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