Le prime superlenti biologiche create utilizzando la seta di ragno

Già nel 1873, il fisico tedesco Ernst Abbe scoprì un limite fondamentale nelle prestazioni di sistemi di imaging come microscopi o obiettivi fotografici. Questi sistemi semplicemente non possono risolvere caratteristiche più piccole di una dimensione critica determinata dalla lunghezza d'onda della luce.

Per la luce visibile, questo limite di risoluzione è di circa 200 nanometri; nulla di più piccolo non può essere risolto. Ciò include virus, caratteristiche all'interno di cellule come microtubuli e molecole di DNA, persino le scanalature su un normale disco Blu-ray DVD.

Ma negli ultimi anni i fisici hanno scoperto un modo per aggirare il limite di Abbe. Ogni volta che la luce rimbalza su un oggetto, si diffrange e interferisce, causando la perdita di tutti i minimi dettagli. Per la luce visibile, questo processo avviene nei primi nanometri dalla superficie.

Il modo per aggirare il limite di Abbe è registrare lo schema della luce riflessa prima che interferisca. Questa cosiddetta luce di campo vicino, o evanescente, contiene tutti i minimi dettagli. Il trucco è trovare un modo per trasmettere questa luce di campo vicino oltre la sua portata abituale.

Ed è esattamente ciò che hanno fatto i fisici. Hanno scoperto varie sostanze esotiche che possono trasmettere la luce del campo vicino. Posizionare uno di questi a contatto con la superficie da riprendere e può convogliare la luce a un sistema di imaging convenzionale. Tale materiale è noto come superlens.

Queste superlenti sono ovviamente piccole ma spesso anche delicate e difficili da realizzare. Inoltre, tendono a funzionare solo a specifiche frequenze di luce. Quindi trovare nuovi robusti che funzionino con la luce bianca è un compito importante.

Oggi, James Monks e amici della Bangor University in Galles dimostrano che la seta di ragno è in grado di risolvere dettagli in luce bianca più piccoli del limite di risoluzione di Abbe. Il loro lavoro è la prima dimostrazione di una superlente biologica.

La tecnica è semplice. La squadra inizia con la seta filata dalla Nephila edulis, un grande ragno meglio conosciuto come Australian Golden Orb Weaver. Questo produce seta di circa 6.800 nanometri di diametro che tesse in una rete di circa un metro di diametro.

La seta ha una struttura trasparente e cilindrica, una forma che le permette di focalizzare la luce. E poiché è minuscolo, si concentra sulla scala nanometrica che corrisponde a quella della luce del campo vicino.

Monks e compagni stendono semplicemente un filo di questa seta di ragno su un disco Blu-ray DVD, lo illuminano con luce bianca e lo fotografano attraverso un obiettivo da microscopio standard 100x.

La superficie di questo disco è costituita da canali larghi 200 nanometri, ciascuno separato da una distanza di 100 nanometri.

È più piccolo di quanto un microscopio ottico possa normalmente risolvere usando la luce bianca. Quindi ogni dettaglio che mostra questi canali è una chiara prova che la seta di ragno agisce come una superlente.

Le immagini mostrano esattamente questi dettagli. Ciò fornisce la prova della capacità di super risoluzione della seta di ragno di superare il limite di diffrazione ottica, affermano Monks e co. Questo è il primo sistema biologico di superlenti che ha superato con successo il limite di diffrazione.

È un lavoro interessante, anche perché la seta di ragno è facile da trovare, meravigliosamente flessibile ed estremamente robusta. Ciò significa che potrebbe essere utilizzato in un'ampia gamma di situazioni.

Monks e compagni suggeriscono di far scorrere la seta avanti e indietro per creare una matrice bidimensionale, che potrebbe essere incapsulata in un mezzo trasparente come un nastro di qualche tipo. Questo potrebbe quindi essere posizionato su qualsiasi campione che deve essere risolto.

Chiaramente le superlenti biologiche hanno un potenziale significativo per il futuro.

Rif: arxiv.org/abs/1604.08119 : Spider Silk: La Superlente Biologica di Madre Natura

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