Bilkent University Faculty of Science

Per anni, i ricercatori hanno cercato i principi di funzionamento del self-assembly (autoassemblaggio) in gradi di costruire allo stesso modo una cellula (organismo biologico complesso) e un cristallo (materiale inorganico molto più semplice).

Ora, un team di scienziati in Turchia ha dimostrato i principi fondamentali di un processo universale di autoassemblaggio che agisce su una gamma di materiali a partire da pochi atomi di punti quantistci grandi fino a circa 100 trilioni di atomi di cellule umane di grandi dimensioni. Il loro metodo è stato pubblicato su Nature Physics.

Per avviare l’autoassemblaggio, o costringi il sistema a produrre un risultato specifico o usi le sue dinamiche interne a tuo vantaggio per risultati universali. Abbiamo seguito il secondo approccio, afferma il dott. Serim Ilday dell’Università Bilkent-UNAM, che ha guidato lo studio.

I ricercatori non solo hanno dimostrato l’autoassemblaggio di costituenti semplici e complessi che sono più di quattro ordini di grandezza diversi per dimensioni e massa: si incontrano tutti seguendo una funzione sigmoidea, nota anche come curva a S; ma curiosamente, hanno anche osservato che le singole deviazioni dalle curve a S seguono le statistiche della distribuzione di Tracy-Widom, che si manifesta in diversi sistemi sociali, economici e fisici.

Serim e io stavamo frequentando un seminario di matematica, dove abbiamo visto per la prima volta questa particolare distribuzione. Serim mi guardò e disse: ‘tutto qui; dobbiamo cercarlo “e l’abbiamo fatto. “Afferma il Dr. F. Ömer Ilday dell’Università Bilkent-UNAM, Fisica, Ingegneria elettrica ed elettronica, co-autore del documento. 

Il seminario è stato tenuto dal Dr. Gökhan Yıldırım dell’Università Bilkent-Matematica, un altro coautore, dice: “ Dopo il seminario, si sono avvicinati a me, l’idea era affascinante e abbiamo iniziato a lavorarci immediatamente“. Il Dr. Ghaith Makey, il primo autore dell’articolo, aggiunge: ” Ciò che ci motiva oggigiorno è prevedere e studiare nuovi esempi di sistemi nell’universalità di Tracy-Widom e capire perché si manifesta in moltissimi sistemi diversi”.

Il team ha inoltre dimostrato in che modo il loro metodo potrebbe essere utile per applicazioni pratiche. “Le possibilità sono infinite. Ad esempio quando viene rilevata un’infezione sconosciuta in terapia intensiva in ospedale, invece di aspettare ore o giorni per identificare l’agente patogeno colpevole, in pochi minuti, puoi prendere un campione, aggiungere farmaci ritenuti idonei, vedere se mettono fine all’infezione“. Afferma il Dr. E. Doruk Engin dell’Università di Ankara-Istituto di biotecnologia.

È stato incredibile vedere quanto facilmente gli organismi viventi potevano essere manipolati in pochi secondi,“Afferma il dott. Özgür Şahin della Bilkent University-Molecular Biology and Genetics, e anche della University of South Carolina. Il Dr. Hilmi Volkan Demir della Bilkent University-UNAM, Fisica, Ingegneria Elettrica ed Elettronica e anche della NTU Singapore, co-autore del documento, aggiunge che “un tale controllo istantaneo su una minuscola materia quantistica è in gran parte al di là delle capacità della tecnologia attuale. Può avere un impatto reale sulla nanotecnologia”.

I ricercatori sottolineano che questa non è affatto la fine della storia, che la ricerca sull’auto-assemblaggio ha una lunga e difficile strada da percorrere per scoprire e mettere in pratica i principi di madre natura. Il dott. Serim Ilday aggiunge: “A parte i possibili usi pratici, il nostro metodo è un ottimo strumento per esplorare la fisica e capire come i sistemi guidati si evolvono lontano dall’equilibrio. Questo include epidemie; infatti, la nostra analisi preliminare dei dati COVID-19 suggerisce che le sue fluttuazioni potrebbero seguire le statistiche di Tracy-Widom proprio come il nostro sistema”. 

Il Dr. F. Ömer Ilday aggiunge: “Ancora più interessante, il nostro modello analitico si adatta meglio ai dati COVID rispetto alla curva a S. Vedendo tutti questi, abbiamo deciso di indagare prontamente sulla fisica della pandemia“.

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