Materiali organici per il Data Storage: metodi sviluppi, applicazioni.

5-Biomateriali per memorie ottiche con incredibili proprietà:
batteriodopsine.
Proteine fotocromiche sono rare in natura tuttavia esistono proteine che hanno una funzione basilare
nella fotosintesi e nella percezione visiva. Il meccanismo molecolare risulta molto complesso e
molto efficacie tanto da spingere l’efficienza di questi dispositivi molto vicina ai limiti fisici. Una
proteina molto semplice e rappresentativa della classe è la batteriodopsina (BD). BD è prodotta
dall’ halobacteria ed è responsabile delle capacità fotosintetiche.Cio’ che rende particolar,mente
interessante la BD per applicazioni data storage è il fatto che è incredibilmente stabile alla
degradazione termica e chimica. Ma ancora maggiori sono la sensibilità alla luce e la capacità di
ciclaggio (il numero di volte che può essere riscritta), che è molto superiore a qualsiasi molecola
sintetica. Secondariamente la BD può essere ampiamente modificabile ed essere quindi base per
numerose applicazioni.
Questa proteina è prodotta da un batterio che vive nelle saline in condizioni estreme, soluzioni
saline estremamente concentrate e calde, livelli di ossigeno molto bassi .L’efficienza della BD di
conversione dell’energia solare in energia chimica è del 15%. La BD si trova in forma
cristallina,integrata nella membrana cellulare del batterio. La BD è coperta da una membrana
esterna che fa da pompa per gli ioni H + in ci si viene a creare un gradiente di concentrazione di
protoni che è alla base della creazione dell’energia chimica della cellula ( trasformazine ADP in
ATP). Questo ciclo energetico reagisce principalmente alla luce con picco nel giallo-verde.
La struttura cristallina della proteina è quella che dà incredibili proprietà di stabilità alla proteina.
Infatti questa proteina è stabile a secco fino a 140°C. La proteina è ricoperta da uno strato lipidico
di alcune centinaia di nanometri, ed è stabile in solventi apolari tipo esano. La protezione lipidica ha
funzione di trasporto molto simili a quelle che ha il silicio per gli elettroni nelle celle solari. Infatti
la BD converte l’energia luminosa in energia chimica, trasportando i protoni attraverso il
rivestimento lipidico esterno che mantenendo un gradiente funziona da pompa.
5.1Batteriodopsina come materiale per storage ottico:
I limiti teorici di un sistema ottico basato su BD possono essere raggiunti in base alla qualità del
media ottico ed in particolare delle caratteristiche di omogeneità, sensibilità alle lunghezze d’onda
impiegate, contrasto, apertura, tempo di memorizzazione e stabilità nel tempo. La parte impegnativa
nel produrre un dispositivo con una batteriodopsina è quella di inglobarla in una matrice
polimerica,con la difficoltà che tal proteina non regge i solventi più comuni da laboratorio. Anche il
processo di evaporazione del solvente risulta essere molto critico, poichè la BD si separa facilemte
dallo strato lipidico che la protegge e che mantiene il gradiente di concentrazione di H + necessario.
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