Dalle nanoparticelle alle macromolecole

I costituenti del nanomondo cosmico sono sufficientemente piccoli da presentare caratteristiche che ricordano le molecole. Allo stesso tempo, sono abbastanza grandi da avere le proprietà tipiche dei materiali allo stato solido. Questa natura ibrida di macromolecole e nanoparticelle ha attirato l’attenzione di alcuni scienziati finanziati dall’UE.

Nell’ambito del progetto NANOCOSMOS (The cosmic nanoworld astrophysics at the interface between the molecular and the macroscopic), gli scienziati hanno modellato gli effetti dell’irradiazione fotonica sulle nanoparticelle di polvere. Lo stesso approccio di modellazione è stato utilizzato per le nanoparticelle di carbonio amorfo e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA).

L’assorbimento e la dispersione dei fotoni è la fonte principale della diminuzione dell’intensità della luce e dello spostamento delle lunghezze d’onda osservabili della luce proveniente da stelle lontane. La modellazione eseguita conferma che per la comprensione di questi fenomeni è necessario considerare la struttura delle nanoparticelle.

Mentre le nanoparticelle di carbonio hanno una struttura 3D in cui gli atomi di carbonio sono disposti in anelli esagonali con diversi orientamenti, gli IPA sono caratterizzati da un unico strato di tali anelli fusi insieme. Tra le altre implicazioni relative alle osservazioni astronomiche, gli scienziati si sono concentrati sull’emissione del medio infrarosso delle galassie.

Le osservazioni a raggi infrarossi dai satelliti indicano la presenza di nanopolveri stocasticamente riscaldate e IPA. La loro dissociazione come risultato delle differenze delle intense radiazioni a cui sono esposte potrebbe spiegare le variazioni presenti negli spettri dei medi infrarossi delle galassie lontane.

Grazie alla loro particolare struttura, le molecole C60 e C70 (le più grandi molecole note esistenti nello spazio e, ad oggi, le uniche molecole poliaromatiche rilevate nello spazio) potrebbe anche contribuire all’emissione al medio infrarosso delle galassie. Quindi, è stata studiata la loro stabilità contro le collisioni con gli ioni nelle dure condizioni tipiche del mezzo interstellare.

Entrambe le molecole C60 e C70 appartengono alla classe di molecole chiamata fullereni, dal nome dell’architetto Buckminster Fuller. Come ogni molecola nello spazio, assorbono la luce infrarossa in un unico insieme di lunghezze d’onda. Tuttavia, in seguito a test, hanno dimostrato di essere piuttosto stabili e resistenti alle radiazioni.

Si prevede che i risultati del progetto NANOCOSMOS apriranno nuove strade per lo studio degli elementi di mezzi interstellari sempre più complessi, nonché dell’evoluzione delle nanoparticelle durante le esplosioni di supernove. Inoltre, gli scienziati potranno anche determinare l’impatto dell’evoluzione delle nanoparticelle nei resti stellari intorno a vecchie stelle.