Così come le forze gravitazionali determinano la stabilità di orbite e galassie, le forze di van der Waals rappresentano un “collante” universale alle piccolissime scale di lunghezza molecolari.

 Un team internazionale di ricercatori guidato da Alberto Ambrosetti del dipartimento di Fisica e Astronomia dell’università di Padova ha pubblicato sulla rivista Science uno studio che dimostra come in presenza di estese fluttuazioni elettroniche possa verificarsi un notevole potenziamento delle forze di Van der Waals; non solo, pare che l’intensità e il raggio d’azione di queste interazioni potrebbe essere controllato sperimentalmente.

“In pratica – spiega Ambrosetti – ci troveremmo di fronte a un potenziale “super-collante molecolare” ad efficacia regolabile. Non è difficile immaginare come, tramite opportuni sviluppi tecnologici, la manipolazione di questo collante potrebbe condurre alle più svariate e interessanti applicazioni: dalla realizzazione di nanostrutture complesse e materiali a funzionalità controllata, fino al controllo sperimentale di delicati processi biologici”.

Le forze di van der Waals sono presenti nella totalità dei materiali e delle molecole in natura e, agendo anche a lunga distanza, determinano l’aggregazione, la dinamica e la funzionalità di un’ampia varietà di sistemi. Le interazioni proteina-farmaco, la stabilità della struttura a doppia elica del DNA e la coesione tra fogli di grafene sono soltanto alcuni esempi di fenomeni in cui le forze di van der Waals assumono un ruolo fondamentale.

“Le nostre ricerche – conclude Ambrosetti – hanno dimostrato come in svariate nanostrutture le fluttuazioni di carica elettronica che danno origine alle forze di van der Waals possono facilmente estendersi sull’intero sistema. Per esemplificare: immaginiamo la carica elettronica come un grande specchio d’acqua. Se prestiamo attenzione, nell’osservare la superficie notiamo delle increspature molto regolari, per cui singole molecole d’acqua pur trovandosi a grande distanza l’una dall’altra riescono ugualmente a correlarsi dando luogo a un moto unitario e coerente.»

Allo studio hanno collaborato Nicola Ferri (Fritz-Haber Institut, Max Planck, Berlino), Robert Di Stasio Jr (Cornell University, New York) e Alexandre Tkatchenko (università del Lussemburgo).