Un sensore elettrico distingue le forme L e D degli amminoacidi con l'IA
Un nanogap d'oro e l'intelligenza artificiale separano le due forme su singole molecole con oltre l'80 per cento di accuratezza, con prestazioni simili ai metodi tradizionali su campioni naturali.
Un gruppo di ricerca dell'Università di Osaka ha sperimentato un metodo elettrico capace di distinguere le due forme speculari, L e D, degli amminoacidi su singole molecole, con l'ausilio dell'intelligenza artificiale. La posta in gioco riguarda il tema delle biosignature: il rapporto tra le due forme può indicare se una sostanza abbia origine biologica, ma non costituisce di per sé una prova di vita. In una futura applicazione astrobiologica si tratterebbe dunque di un possibile indicatore da leggere insieme al contesto geologico e chimico del campione, non di una scoperta.
Il dispositivo si basa su due nanoelettrodi d'oro separati da una fessura minima, un cosiddetto nanogap. Quando un singolo amminoacido attraversa quello spazio, modifica la corrente di tunnel tra gli elettrodi e genera una curva di corrente caratteristica; un sistema di intelligenza artificiale assegna il segnale all'una o all'altra forma speculare. Secondo Takahito Oshiro, la combinazione della tecnica nanogap con l'IA raggiunge una precisione superiore all'80 per cento, definita dal ricercatore la prima distinzione della chiralità degli amminoacidi a livello di singola molecola.
Il gruppo ha poi sottoposto il metodo a campioni naturali complessi: materiale del meteorite di Murchison, in Australia, e suolo della desertica Atacama, in Cile, sito considerato un analogo marziano per l'estrema aridità. Secondo Masateru Taniguchi, la prestazione è risultata paragonabile a quella dei metodi tradizionali nel cogliere le caratteristiche principali della composizione amminoacidica, mentre una precisione dell'80 per cento lascia intendere che la separazione delle forme speculari non sia ancora esente da errori.
L'approccio si collega a ELIE, il concetto strumentale già sviluppato da membri dello stesso gruppo per l'analisi di amminoacidi su singola molecola con sensori nanogap. Per le sonde spaziali, la rilevazione elettrica potrebbe essere meno sensibile alle vibrazioni e non richiedere reagenti chimici, riducendo l'onere di uno strumento compatto. Resta da verificare, secondo gli autori, la capacità di quantificare in modo affidabile i rapporti tra forme L e D in miscele diverse: la validazione tecnica in vista di missioni concrete è il passaggio successivo.