Oltre gli atomi, al microscopio i fenomeni subatomici

AGI - È stata osservata per la prima volta una distribuzione disomogenea di carica degli elettroni attorno a un atomo, confermando così l’esistenza di un fenomeno che era stato previsto teoricamente, ma mai osservato direttamente.

A presentare questo nuovo metodo di indagine sono stati gli scienziati dell’Istituto di Chimica Organica e Biochimica dell’Accademia Ceca delle Scienze (IOCB Praga) e la loro ricerca è stata pubblicata su Science.

Si tratta di una scoperta paragonabile alla prima osservazione di un buco nero, una scoperta che faciliterà la comprensione delle interazioni tra singoli atomi o molecole, nonché delle reazioni chimiche, e aprirà la strada al perfezionamento dei materiali, delle conoscenze sulle proprietà strutturali e di varie proprietà fisiche, biologiche e chimiche.

Fino ad ora, l’osservazione delle strutture subatomiche era al di là delle capacità di risoluzione dei metodi di imaging diretto e sembrava improbabile che questo potesse cambiare.

In una vasta collaborazione interdisciplinare, scienziati dell’Istituto Ceco di Tecnologia Avanzata e Ricerca (CATRIN), dell’Università Palacký di Olomouc, dell’Istituto di Fisica (FZU) e quello di Chimica Organica e Biochimica (IOCB Praga) dell’Accademia Ceca delle Scienze ed il Centro di Supercalcolo IT4Inovations presso l’Università Tecnica di Ostrava sono riusciti ad aumentare drasticamente le capacità di risoluzione della microscopia a scansione, che diversi anni fa ha permesso all’umanità di visualizzare i singoli atomi, e si sono quindi spostati oltre il livello atomico verso i fenomeni subatomici.

Gli scienziati hanno, per la prima volta, osservato direttamente una distribuzione asimmetrica della densità elettronica su singoli atomi di elementi alogeni, come fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodio (I) e astato (At), il cosiddetto sigma-hole. “Confermare l’esistenza dei buchi sigma teoricamente previsti non è diverso dall’osservare i buchi neri, che non erano mai stati visti fino a soli due anni fa, nonostante fossero stati previsti nel 1915 dalla teoria della relatività generale.

Vista in questo senso, non è un’esagerazione dire che l’imaging del sigma-hole rappresenta una pietra miliare simile a livello atomico”, ha spiegato Pavel Jelínek di FZU e CATRIN, uno dei massimi esperti dello studio teorico e sperimentale delle proprietà fisiche e chimiche delle strutture molecolari sulla superficie delle sostanze solide.

“Quando ho visto per la prima volta il sigma-hole, ero certamente scettico, perché implicava che avessimo superato il limite di risoluzione dei microscopi fino al livello subatomico”, ha aggiunto Bruno de la Torre di CATRIN e FZU. “Una volta accettato ciò, mi sono sentito sia orgoglioso del nostro contributo nello spingere avanti i limiti dell’esperimento, sia contento di aver aperto la strada ad altri ricercatori per andare oltre e applicare questa conoscenza nella scoperta di nuovi effetti a livello di un singolo atomo.”