La topologia è quella branca della matematica che si occupa delle proprietà delle figure o degli oggetti che rimangono tali sotto deformazioni “continue”, deformazioni cioè che non prevedono “tagli” e “ricuciture” dell’oggetto in questione. Un esempio della vita di tutti i giorni sono i lacci delle scarpe, dove la procedura di annodamento consiste nel far passare un capo sotto l’altro in modo da ottenere, nel complesso, una struttura globalmente più robusta: se immaginassimo di incollare le estremità dei capi del laccio l’uno contro l’altro, il nodo rimarrebbe completamente bloccato all’interno del laccio stesso e non ci sarebbe altra maniera di scioglierlo se non quello di tagliarlo.
La topologia riveste un ruolo essenziale non solo nella comprensione di oggetti più astratti in ambito matematico (per esempio, nella definizione stessa di “nodo” in matematica) ma anche - in maniera più o meno spontanea - trova enorme riscontro nei più disparati contesti che vanno dalla fisica teorica (teorie di campo e integrali di cammino à la Feynman) alla meccanica statistica della materia soffice e di certi suoi composti (polimeri, cristalli liquidi e altri fluidi complessi), a molecole di fondamentale importanza in biologia (DNA, RNA e proteine). Data la vastità e l’inevitabile specializzazione nei diversi settori già menzionati, un linguaggio comune che ne riveli e ne amalgami i tratti in comune sarebbe auspicabile e di grande beneficio per le diverse comunità.
Il lavoro di review dal titolo “Topology in soft and biological matter” appena pubblicato su Physics Reports si prefigge proprio questo scopo: partendo dal linguaggio rigoroso della matematica dei nodi e delle teorie di campo della fisica fino ad arrivare alle più recenti tecniche computazionali e algoritmi per quantificare le proprietà topologiche di molecole reali, il lavoro presenta un quadro d’insieme dello stato dell’arte delle applicazioni dei concetti topologici in ambito matematico, fisico, chimico e biologico.
La review, coordinata a livello internazionale dal Prof. Luca Tubiana di Università di Trento (già allievo della Scuola), arriva alla conclusione di un percorso di 4 anni della COST Action CA17139 EUTOPIA: l’iniziativa, finanziata dal programma europeo COST, ha testimoniato la partecipazione di scienziati di quasi tutti i Paesi dell’Unione Europea più alcuni suoi partners (come la Turchia, Israele e gli USA). La review, sempre coordinata dal Prof. Tubiana, è stata realizzata grazie all’intenso sforzo collaborativo di 59 scienziati provenienti da altrettante Istituzioni appartenenti ai Paesi dell’Unione Europea più diversi suoi partners.
Il contributo della SISSA all’iniziativa e alla review è stato centrale. Il prof. Angelo Rosa ha ricoperto il ruolo di coordinatore del working group di EUTOPIA “Polymeric and fibrous topological materials”, e ha quindi organizzato e supervisionato la stesura finale delle più specifiche sezioni della review su polimeri e viscoelasticità. Inoltre, il prof. Cristian Micheletti ha contribuito alla parte della review su nodi in polimeri e biopolimeri.