Un progetto di ricerca condotto grazie ai supercomputer e alle competenze del personale di CINECA ha consentito al Centro S3 INFM-CNR di Modena, e alla Hebrew University di Gerusalemme di rivelare la struttura elettronica della molecola del Dna.
Per la prima volta i ricercatori sono riusciti a decifrare la struttura del DNA dal punto di vista elettronico, ovvero a stabilire come si distribuiscono gli elettroni negli orbitali molecolari della complessa struttura a doppia elica.
Un risultato a cui la scienza mirava da oltre dieci anni, e che è stato possibile ottenere grazie al supporto dei supercomputer: sono stati necessari oltre due mesi di lavoro con un impegno di tutta la potenza di calcolo disponibile sul sistema Cray XD1.
Uno dei progetti più impegnativi condotti lo scorso anno al CINECA. Se il progetto avesse dovuto limitarsi all'utilizzo di un comune pc, sarebbero stati necessari 50 anni di lavoro.
Il successo arriva ora, grazie alla collaborazione di fisici teorici e sperimentali che hanno lavorato con molecole di DNA particolarmente lunghe e regolari, studiate a temperature di -195 gradi centigradi.
Con un microscopio a effetto tunnel i ricercatori hanno misurato la corrente che attraversa la molecola, depositata su un substrato di oro. Poi, grazie a calcoli teorici basati sulla soluzione di equazioni quantistiche, è stato possibile ricostruire la struttura elettronicacorrispondente alla corrente misurata, e da qui stabilire quali porzioni della struttura a doppia elica contribuiscono a far muovere gli elettroni attraverso la molecola.
Le proprietà elettroniche del DNA sono importanti per campi che vanno dalla biochimica alla nanotecnologia. Ad esempio nello studio dei danni al DNA da radiazione ultravioletta, danni che possono produrre radicali liberi e mutazioni genetiche: in questi casi infatti la riparazione del DNA avviene attraverso il trasferimento lungo la doppia elica di cariche elettriche, che ripristinano un legame molecolare alterato. Nel campo della nano-bio-elettronica, il settore di ricerca avanzato che studia molecole biologiche per costruire circuiti elettronici, si studia il DNA come un possibile filo conduttore di dimensioni molecolari, per realizzare bio-chip più piccoli ed efficienti dell'attuale elettronica su silicio. Il 25 novembre, la prestigiosa rivista Nature Materials ha pubblicato un articolo che descrive la ricerca: "Electronic structure of single DNA molecules resolved by transverse scanning tunnelling spectroscopy"
