CHIROLE - The quantum role of chirality in biology by all-optical experiments.

ID Call: ERC-2024-STG ERC Starting Grant

Ruolo di Sapienza nel progetto: Host Institution

Principal Investigator: Claudia Fasolato

Dipartimento: Fisica

Data inizio progetto: 01/07/2025

Data fine progetto: 30/06/2030

Abstract del progetto:

La chiralità è la rottura della simmetria per specchiamento ed è una proprietà molto diffusa nei sistemi biologici, dalle disposizioni atomiche nelle molecole (si pensi, ad esempio, alla struttura elicoidale del DNA) alle strutture macroscopiche (ad esempio, la forma delle conchiglie). Recenti studi sperimentali hanno svelato un affascinante comportamento quantistico associato alla chiralità: il trasporto di elettroni attraverso molecole chirali è spin-selettivo. È dunque favorita la mobilità di elettroni con una specifica orientazione dello spin rispetto all’asse chirale della molecola. Questo fenomeno è noto come selettività di spin indotta da chiralità (CISS). L'effetto CISS può dunque dare origine a polarizzazioni di spin transienti in molecole la cui distribuzione elettronica si riorganizza, ad esempio per effetto di interazioni molecolari.

CHIROLE mira a svelare l'origine e le implicazioni di tali effetti di spin nelle biomolecole chirali, per valutare se - e in che misura – l’effetto CISS influisca sulle interazioni biologiche. Il team di CHIROLE implementerà esperimenti di spettroscopia ottica avanzata, utilizzando metodi pump-probe e sfruttando nanobiosensori magneto-plasmonici per monitorare interazioni intermolecolari che coinvolgono molecole di DNA e determinare il ruolo dell’effetto CISS in esse. Collegando la fisica quantistica alle funzioni biologiche, CHIROLE è un progetto intrinsecamente interdisciplinare e promette di dare accesso a nuove informazioni sul ruolo della chiralità in un contesto di biologia quantistica.
Sapienza (Dipartimento di Fisica) è l'ente coordinatore del progetto CHIROLE, che vede coinvolto anche il Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istituto dei Sistemi Complessi) come beneficiario secondario.