- Individualismo molecolare
Pierre Gilles de Gennes è uno dei fondatori delle moderne teorie di dinamica dei polimeri. I suoi contributi in questo campo abbracciano una eccezionale varietà di sistemi fisici, dalle soluzioni polimeriche diluite (coil-stretch transition) ai polimeri concentrati (reptation), dai cristalli liquidi (energia libera di Landau – de Gennes) ai sistemi in presenza di pareti (lunghezza di slip di de Gennes), etc.
In termini più ampi, de Gennes è il maestro della fisica della cosiddetta soft matter, come riconosciuto dalla attribuzione nel 1991 del premio Nobel per la fisica. Al di là dei suoi enormi meriti scientifici, de Gennes è uno straordinario divulgatore, in grado di introdurre con semplicità e con analogie tratte dalla espe- rienza di vita quotidiana concetti e metodi anche complessi.
Gli stralci di una sua “Perspective” apparsa su Science nel 1997, che riportiamo in questo numero di πα´ ντα ρc ει~, dimostrano in modo inequivocabile la sua brillantezza espositiva, introducendoci ad un settore di studi di assoluta avanguardia sia sperimentale che teorica.
Nel 1922 Staudinger dimostrò l’e- sistenza di molecole a catena lunga, ma le immaginò come sbarrette rigide. Venti anni dopo, Kuhn dimostrò che la gran parte dei polimeri lineari sono di fatto flessibili, e che l’elasticità di una gomma è una conseguenza di questa flessibilità. Per verificare che un oggetto sia flessibile possiamo tirarlo e guardare come si deforma.
Questo è proprio quanto hanno fatto Perkins et al. su singole molecole di DNA … con le loro misure di elongazione.
I pioneristici lavori di Werner Kuhn degli anni trenta e quaranta dello scorso secolo hanno fatto da base a settanta anni di ricerca nel mondo delle macromolecole (e.g., Kuhn, Koll. Z., 1936;76:258). Un suo contributo fondamentale è l’identificazione di una lunghezza caratteristica per ogni polimero (segmento di Kuhn), che ne misura il grado di rigidità locale.
Un segmento di Kuhn contiene svariate unità monomeriche, quindi una macromolecola lineare è costi- tuita da una sequenza di moltissimi seg- menti di Kuhn, uniti tra loro da giunti per- fettamente snodabili.
Perciò, l’unità costitutiva è perfettamente rigida, ma globalmente la macromolecola così idealizzata è perfettamente flessibile. Emerge dunque naturalmente una rappresentazione universale dei polimeri lineari. Kuhn non ha posto solo le basi “geometriche” per la descrizione dei polimeri, ma ha anche sviluppato le basi meccanico-statistiche che permettono di dedurne le proprietà dinamiche, come la forza “testa-coda”che si oppone all’allungamento macromolecolare.