Un articolo pubblicato sulla rivista Science riporta i risultati di un esperimento di modifica di reticoli di nanotubi di carbonio tramite l'uso di sequenze di DNA. Un team di ricercatori ha sviluppato questo tipo di tecnica grazie alla cosiddetta microscopia crioelettronica per ottenere nanotubi di carbonio di una qualità sufficiente a ottenere caratteristiche di superconduttori a temperatura ambiente. La produzione di massa di nanotubi di carbonio permetterebbe di sviluppare dispositivi elettronici molto più veloci di quelli basati su silicio.

La microscopia crioelettronica è un tipo di microscopia elettronica che permette di osservare oggetti a temperature estremamente basse, generalmente quella dell'azoto liquido, nel loro ambiente normale. Permettere di raggiungere quasi una risoluzione atomica. Questa tecnica è valsa ai suoi sviluppatori Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson il premio Nobel per la chimica nel 2017 perché permette di studiare determinare in alta risoluzione le strutture delle biomolecole in soluzione.

Molte applicazioni della microscopia crioelettronica sono state trovate nel campo della medicina e della biologia per la possibilità di studiare le strutture di virus, incluse varianti del famigerato SARS-CoV-2, il virus che causa il Covid-19. Tuttavia, il dottor Edward Egelman dell'Università della Virginia, negli USA, che ha contribuito a vari sviluppi di questa tecnica, ha provato ad usarla nella scienza dei materiali per esaminare la qualità di un reticolo di nanotubi di carbonio prodotto usando sequenze di DNA.

Lo scopo finale dei ricercatori era creare nanotubi di carbonio con qualità di superconduttori. L'uso di DNA per un'operazione del genere può sembrare strana ma è stato adottato perché i geni possono assemblare molecole con grande precisione. Nel caso dei nanotubi di carbonio, ciò significa costruire le loro molecole individualmente per formare un reticolo di qualità tale da attivare le caratteristiche di superconduttore di questo materiale.

In realtà, il test effettuato in laboratorio dai ricercatori era orientato a testare la possibilità di utilizzare specifiche sequenze di DNA per ottenere un lavoro di precisione ma non sono stati condotti test per verificarne la superconduttività. Una prova di fattibilità rappresenta sempre il primo passo di una ricerca e se ha successo è possibile andare avanti con altri passi fino ad arrivare anche alla produzione di massa.

Nel caso dell'uso di DNA per costruire nanotubi di carbonio con grande precisione, la microscopia crioelettronica ha permesso di valutare i risultati con la conclusione che la prova di fattibilità ha avuto successo. Secondo il dottor Edward Egelman e i suoi colleghi, questo tipo di approccio di costruzione di reticoli di materiali ad altissima precisione può avere diverse applicazioni.

Ci sono voluti vari progressi in diversi campi per ottenere questo risultato, che potrebbe permettere un notevole passo in avanti in applicazioni di nanotecnologie. L'idea di usare sequenze di DNA per manipolare materiali a livello molecolare non è nuova ma solo oggi sono disponibili gli strumenti necessari ad applicare nella pratica quelle idee.

Da anni si parla di dispositivi elettronici basati su grafene e nanotubi di carbonio. La difficoltà nell'iniziare davvero quella che da tempo viene definita una rivoluzione tecnologica è sempre stata nel fatto che la creazione delle strutture di carbonio dev'essere molto precisa per ottenere le caratteristiche necessarie. Il successo dello studio di fattibilità basato sull'uso di DNA è positivo ma è solo l'inizio.

Negli ultimi anni sono arrivati diversi annunci riguardanti lo sviluppo di tecnologie in grado di manipolare il carbonio con la precisione necessaria a produrre fogli di grafene o reticoli di nanotubi di carbonio con la qualità necessaria per poter essere utilizzati nel campo dell'elettronica. Tuttavia, nella maggior parte dei casi non c'è stato un passaggio dal test di laboratorio alla produzione industriale. Questo passo è spesso il più difficile perché può richiedere molto tempo e costi molto elevati, al punto che a volte i risultati di uno studio rimangono in laboratorio. Non resta che attendere per vedere se la produzione di nanotubi di carbonio guidata dal DNA possa essere portata a livello di produzione di massa.