Ha l’aspetto dei cinque cerchi olimpici il “nanolimpiadano”, come è stata definita la struttura complessa di anelli auto-assemblati che può diventare la base per nuovi materiali polimerici dalle proprietà innovative. Una collaborazione tra gruppi di ricerca provenienti da Giappone (Università di Chiba), Italia (Politecnico di Torino), Svizzera (SUPSI) e Regno Unito (Università di Keele, Diamond Light Source, e ISIS Pulsed Neutron e Muon Source) è infatti riuscita a generare e studiare strutture gerarchiche composte da anelli auto-assemblati (generati da un unico ingrediente molecolare elementare) legati meccanicamente tra di loro: si tratta di poli-catenani supramolecolari. Nel 2016, il premio Nobel per la chimica (per il contributo alla sintesi di macchine molecolari) è stato assegnato a Ben Feringa, Fraser Stoddart e a Jean-Pierre Sauvage, quest’ultimo per essere riuscito a collegare due molecole a forma di anello in quello che viene chiamato un “catenano”. A differenza dei normali polimeri, composti da monomeri interconnessi tramite legami chimici covalenti, i catenani – spiega il Politecnico di Torino – sono formati da unità interconnesse tra di loro come anelli di una catena (mechanically interlocked). Ciò consente agli anelli di muoversi l’uno rispetto all’altro, conferendo a questi materiali proprietà uniche in termini ad esempio di assorbimento, conversione e dissipazione di energia, di super-elasticità, ecc. La sintesi e la caratterizzazione di tali strutture sono notoriamente difficili, in particolare quando gli anelli fondamentali stessi non sono tenuti insieme da forti legami covalenti. Lo studio “Self-assembled poly-catenanes from supramolecular toroidal building blocks” coordinato da Shiki Yagai (Università di Chiba), è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista “Nature”. Si tratta del primo rapporto sulla creazione di nano-poli[n]catenani tramite auto-assemblaggio spontaneo, e senza l’uso di modelli, supporti o guide. Modificando le condizioni di auto-assemblaggio, i ricercatori hanno creato strutture complesse, tra cui un nano-[5]catenano con anelli interconnessi linearmente, che è stato chiamato “nanolimpiadano”, in omaggio al sistema [5]catenano “olimpiadano”, riportato per la prima volta da Fraser Stoddart e colleghi nel 1994, così chiamato per la somiglianza con il noto simbolo dei giochi olimpici. Gli scienziati sono stati in grado di osservare queste impressionanti strutture composte da nano-anelli mediante microscopia a forza atomica, diffrazione a raggi-X e scattering a neutroni.