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Le maggior parte delle macromolecole biologiche presenti sulle membrane cellulari o all'interno della cellula (proteine, acidi nucleici e polisaccaridi), sono strutture intrinsecamente chirali, ossia non sono sovrapponibili alla loro immagine speculare. Tale arrangiamento morfologico può avere fondamentale importanza per i processi di riconoscimento e replicazione biomolecolare e quindi dell'attività biologica in genere. Al fine di comprendere i meccanismi sottesi nella conformazione delle macromolecole è necessario osservare l'evoluzione morfologica-strutturale in funzione del tempo di sistemi biologici in vivo e in vitro stimolati da sorgenti laser a polarizzazione circolare.
Il progetto prevede quindi di unire diverse tecniche avanzate di perturbazione e caratterizzazione in un unico strumento da laboratorio per osservare l'evoluzione dei sistemi biologici in tempo reale.
Impulsi laser ultracorti accordabili su diverse lunghezze d'onda ed in cui sia possibile manipolare lo stato di polarizzazione da lineare a circolare saranno mandati sia su cellule o membrane in ambiente naturale (campioni idratati) che su particolari substrati nano-strutturati atti ad amplificare l'accoppiamento col campo elettromagnetico, in modo da stimolare sia la chiralità molecolare microscopica che la chiralità supramolecolare macroscopica.
L'individuazione dell'assemblaggio chirale sarà effettuato sia andando a vedere l'emissione in seconda armonica del dicroismo circolare (SHG-CD) sia, in associazione a strumenti presenti nei dipartimenti aderenti, andando ad osservare le alterazioni morfologiche indotte tramite microscopia elettronica a scansione in ambiente idratato (E-SEM ambientale, VP-SEM pressione variabile), che tramite microscopia a forza atomica in assorbimento (AFM-NIR) per campioni ultrasottili come singole membrane.
Questo strumento aprirà una nuova frontiera di ricerca per l'indagine spettroscopica-morfologica in campo biologico, medico, ingegneristico, chimico e fotonico.