Bit di ricerca: 28 marzo

Modellare l'odore del naso

La prima immagine 3D a livello molecolare di come una molecola di odore si lega e attiva un recettore degli odori (OR) sulle cellule olfattive del naso può aiutarci a comprendere ed eventualmente essere utilizzata per costruire una mappa di tutti i recettori. Scienziati a UC San Francisco (UCSF) hanno utilizzato la microscopia crioelettronica (crio-EM), sviluppata dall'UCSF, per scattare un'immagine in movimento dei recettori sinuosi e ottenere un'immagine manipolabile in 3D del legame. Il software ottiene un'immagine chiara facendo la media delle migliaia di immagini scattate. I recettori degli odori, che contano oltre 1000 variazioni, sono proteine ​​che legano le molecole degli odori sulla superficie delle cellule olfattive, che poi producono un segnale inviato alle aree del cervello. Nessuno ha ancora mappato le interazioni di migliaia di molecole olfattive con centinaia di recettori degli odori, in modo che un chimico possa progettare una molecola e prevederne l'odore.

"Abbiamo sognato di affrontare questo problema per anni", ha affermato Aashish Manglik, MD, PhD, professore associato di chimica farmaceutica. “Ora abbiamo il nostro primo punto d’appoggio, il primo assaggio di come le molecole dell’olfatto si legano ai nostri recettori degli odori. Per noi questo è solo l’inizio”.

I risultati sono apparsi nel numero online del 15 marzo 2023 di Natura.

Riferimento
Christian B. Billesbølle, Claire A. de March, Wijnand JC van der Velden, Ning Ma, Jeevan Tewari, Claudia Llinas del Torrent, Linus Li, Bryan Faust, Nagarajan Vaidehi, Hiroaki Matsunami, Aashish Manglik. Basi strutturali del riconoscimento degli odori da parte di un recettore degli odori umano. Natura, 2023, DOI: 10.1038 / s41586-023-05798-y

Osservando i polaroni

Utilizzando le simulazioni eseguite su Il supercomputer Frontera del Texas Advanced Computing Center (TACC), scienziati del Università del Texas a Austin hanno mappato le condizioni fondamentali dei polaroni nei materiali 2D. I polaroni sono un tipo di elettroni che hanno una nuvola di atomi in un reticolo cristallino. Sono conosciuti come quasiparticelle e si comportano diversamente dagli elettroni in quanto non si muovono in onde (come fanno gli elettroni) ma hanno pacchetti d'onda che saltano invece da un reticolo all'altro.

"Questo regime di 'trasporto saltellante' conferisce al materiale nuove proprietà e ha implicazioni sulla progettazione di materiali per l'elettronica", ha affermato Feliciano Giustino, professore di fisica e titolare della cattedra di ingegneria dei materiali quantistici WA 'Tex' Moncrief, Jr. all'Oden Istituto di ingegneria e scienze computazionali (Oden Institute) e il Dipartimento di fisica, College of Natural Sciences, Università del Texas ad Austin. “Abbiamo tracciato una mappa per indicare in quali materiali si dovrebbero trovare i polaroni, in quali condizioni e le caratteristiche delle loro proprietà”.

Comprendere i polaroni può aiutare a migliorare i touchscreen, i display OLED e la produzione di idrogeno. Tutto ciò che si basa sul trasporto di carica elettrica attraverso i polaroni potrebbe trarne vantaggio.

Il combustibile a idrogeno potrebbe potenzialmente essere prodotto dalla luce solare anziché utilizzando combustibili fossili se il processo potesse essere ottenuto attraverso il trasporto di carica dai polaroni in materiali chiave come il biossido di titanio.

Giustino e l'Istituto Oden ha inventato l'EPW, un codice MPI (Message Passing Interface) in Fortran open source che calcola le proprietà del polarone relative all'interazione elettrone-fonone utilizzando la teoria delle perturbazioni densità-funzionali e le funzioni Wannier massimamente localizzate. Guidata dall'Oden Institute, una collaborazione internazionale di scienziati sta sviluppando il codice.

Riferimento
Weng Hong Sio, Feliciano Giustino. Polaroni in cristalli atomici bidimensionali. Fisica della natura, 2023, DOI: 10.1038/s41567-023-01953-4

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