Scienziato spinetolese scopre i materiali del futuro

Matteo Calvaresi e il gruppo di ricercatori protagonisti della scoperta

di Renato Pierantozzi

Da adolescente già divorava “Le Scienze” (l’edizione italiana di Scientific American) ed oggi, nemmeno quarantenne, da professore di chimica dell’Università di Bologna, sulla prestigiosa rivista ci è…finito come autore di un studio che potrebbe aprire una nuova era nel campo dei materiali. Parliamo di Matteo Calvaresi, cresciuto tra Castel di Lama e Spinetoli (paese a cui è legatissimo e dove torna appena può, ndr) scienziato nel campo della nanomedicina, autore di più di 100 lavori scientifici nelle più prestigiose riviste di Chimica, Nanotecnologia e e Scienze ed oratore nelle più importanti conferenze dedicate a questa tematica. E proprio nel campo dei nanomateriali è arrivata l’ultima scoperta di Calvaresi che guida il team dell’Università di Bologna che ha condotto lo studio insieme ai colleghi di Manchester.  Per la prima volta, infatti, i ricercatori sono riusciti a paragonare le caratteristiche di nano-nodi realizzati su catene molecolari di lunghezza diversa.

Matteo Calvaresi

I risultati dello studio, che sono stati pubblicati su PNAS (la rivista dell’Accademia di Scienze degli Stati Uniti), aprono la strada a future applicazioni tecnologiche da cui potranno nascere materiali di nuova generazione, più leggeri, resistenti e flessibili.

LA RICERCA
La formazione di nodi o di intrecci a livello molecolare è un fenomeno comune in natura, che si può osservare in biomolecole come le proteine o il DNA. Ed è prendendo spunto proprio da queste strutture naturali che negli ultimi anni gli scienziati sono riusciti a sviluppare strategie per realizzare nano-nodi artificiali, intrecciando molecole ottenute per sintesi chimica e congiungendo le loro estremità.

«Questi nodi molecolari presentano un’architettura che mostra diverse analogie con i nodi macroscopici – spiega il professor Calvaresi, che ha coordinato il gruppo di ricerca dell’Università di Bologna- Ma se nella vita quotidiana è abbastanza facile rendersi conto di come la differente lunghezza di un nodo può influenzare la sua tenuta e le sue proprietà macrosopiche, quando si tratta di nano-nodi fare le stesse valutazioni non è così immediato». Questo perché fino ad oggi non era possibile confrontare tra loro, a livello molecolare, nodi di diverse dimensioni, lunghezza e tenuta.

I nodi al centro della scoperta

LA SCOPERTA
A riuscirci, per la prima volta, è stato il gruppo di ricerca anglo-italiano guidato dal professor David Leigh dell’Università di Manchester, che già nel 2017 era entrato nel Guinness dei primati per aver realizzato il nodo molecolare più piccolo al mondo. Con questo nuovo lavoro, gli scienziati sono riusciti ad annodare allo stesso modo tre catene molecolari di tre lunghezze diverse: 20, 23 e 26 nanometri. Sono così nati tre nodi con la stessa forma ma legati su fili molecolari di dimensioni differenti, che i ricercatori hanno potuto mettere a confronto, evidenziandone le diverse caratteristiche. «Confrontando questi tre nano-nodi – continua Calvaresi – abbiamo scoperto come la struttura, la dinamica e la reattività delle catene molecolari annodate variano sensibilmente in funzione della lunghezza e quindi della rigidità del nodo. L’esempio più evidente, in questo senso, è che i tre nodi, quando sottoposti a stress, presentano tre diversi punti di rottura». I ricercatori, insomma, sono riusciti a creare dei modelli capaci di spiegare come la dimensione dei nano-nodi riesce ad influenzare la loro tenuta e le loro proprietà chimico-fisiche: la diversa tensione degli intrecci e il diverso scorrimento del filo molecolare determina le differenti caratteristiche delle tre molecole. Un risultato che può rivelarsi particolarmente rilevante per l’ideazione di nuovi nanomateriali. «Questo lavoro – conferma Matteo Calvaresi – è di fondamentale importanza per la progettazione di materiali molecolari annodati: la scoperta delle proprietà che regolano i nano-nodi permetterà in futuro di intrecciare molecole in maniera tale da generare on demand una nuova generazione di materiali più leggeri, resistenti e flessibili».

IL CURRICULUM DI CALVARESI

Dopo il diploma al liceo scientifico ascolano “Antonio Orsini”, Calvaresi, classe 1979, effettua gli studi universitari a Bologna presso il Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” dove nel 2004 si laurea e nel 2008 ottiene il Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche. Dal 2008 trascorre periodi di ricerca ed insegnamento presso importanti istituzioni di ricerca europei ( Leiden University, University of Stuttgart) ed extraeuropei (Technion Insitute, Israele; University of Pune, India; Peking University, Cina). Nel 2011 diventa ricercatore e dal 2018 è Professore Associato presso l’ Alma Mater Studiorum – Università di Bologna (Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” Coordina il laboratorio di ricerca “NanobioInterface Lab” (https://site.unibo.it/nanobio-interface-lab/en) dedicato allo studio della nanobiotecnologia, una disciplina al confine tra nanotecnologia e biologia. Ha ottenuto importanti finanziamenti italiani (Progetto BIOTAXI – finanziato per oltre mezzo milione di euro dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, dedicato alla nanomedicina – utilizzo di nanoparticelle per la diagnosi e terapia del cancro) ed europei (Progetto Graphene – una delle più importanti iniziative di ricerca mai avviate in Europa; collaborazione con Italcementi ad un progetto che mira a sviluppare cementi fotocatalitici mangiasmog) E’ stato membro fondatore e dal 2017 è  vice-coordinatore del Dottorato in “Nanoscienze per la Medicina e per l’ambiente”.

Una recente video intervista a Calvaresi sulla ricerca applicata alla lotta all’inquinamento ambientale (dal sito Unibo)