| Riferimento | Litri (L) | Nanolitri (nL) |
|---|---|---|
| A teaspoon | 0.005 L | 5000000 nL |
| A can of soft drink | 0.33 L | 330000000 nL |
| A wine bottle | 0.75 L | 750000000 nL |
| A bathtub | 150 L | 1.5 × 1011 nL |
| An Olympic swimming pool | 2500000 L | 2.5 × 1015 nL |
Il litro è un’unità di volume pari a un millesimo di metro cubo, ossia esattamente un decimetro cubo. Il suo simbolo è L, ed è ammessa anche la l minuscola. Non fa parte del Sistema internazionale di unità, ma è accettato accanto ad esso, ed è quasi certamente l’unità di volume più usata al mondo.
Fu creato dalla legge metrica francese del 1795 come il volume di un cubo di un decimo di metro di lato. Nel 1901 fu ridefinito come il volume occupato da un chilogrammo di acqua pura alla sua massima densità, il che sembra equivalente ma non lo è: la definizione basata sull’acqua rendeva il litro 1,000028 decimetri cubi, e per sessantatré anni il lavoro volumetrico di precisione dovette dichiarare quale litro intendesse. La Conferenza generale dei pesi e delle misure del 1964 ripristinò il decimetro cubo e la discrepanza svanì.
Il simbolo ha una sua piccola storia. La l minuscola si confonde facilmente con la cifra uno in molti caratteri, pericolo reale su un’etichetta di medicinale o su un quaderno di laboratorio, sicché nel 1979 la L maiuscola fu approvata come alternativa. Entrambe sono corrette, e l’uso si divide per paesi più che per discipline: l’America settentrionale preferisce L e gran parte dell’Europa scrive ancora l.
La sua portata quotidiana è enorme. Carburante, latte, vernice, bibite e cilindrata dei motori si misurano in litri, il consumo si indica in gran parte del mondo in litri per cento chilometri, e la cucina fuori dagli Stati Uniti lavora in litri e millilitri. La medicina lo usa per il volume del sangue, circa cinque litri in un adulto, e per la capacità polmonare, intorno a sei.
Un rapporto lo rende eccezionalmente utile. Un litro d’acqua ha una massa molto vicina a un chilogrammo, perché il chilogrammo fu in origine definito così, sicché volume e massa si scambiano a mente per quasi ogni scopo pratico. La pioggia segue la stessa logica: un millimetro di pioggia su un metro quadrato è esattamente un litro d’acqua.
Rispetto alle misure imperiali e statunitensi si converte in modo sporco, ed è per questo che i formati delle bevande differiscono così visibilmente fra mercati. Un litro è 1,76 pinte imperiali ma 2,11 pinte liquide statunitensi, e 0,22 galloni imperiali ma 0,264 galloni statunitensi, sicché un gallone indica due quantità nettamente diverse a seconda di dove l’etichetta è stata stampata.
Un litro equivale a 1000 millilitri, a 0,001 metri cubi, a circa 0,264 galloni statunitensi o a circa 0,22 galloni imperiali.
Il nanolitro è un’unità di volume pari a un miliardesimo di litro, scritto nL. È un millesimo di microlitro, e un nanolitro d’acqua ha una massa di un microgrammo. È la scala alla quale la manipolazione dei liquidi smette di essere questione di pipette e diventa questione di canali incisi, gocce stampate e impulsi acustici.
La microfluidica è costruita qui. Un laboratorio su chip muove campioni in canali larghi qualche decina di micrometri, sicché il volume dentro un tratto si misura in nanolitri e un’intera analisi può consumare meno di un microlitro. Lavorare a questa scala cambia la fisica oltre alla quantità: la tensione superficiale prevale sulla gravità, i flussi restano ordinati anziché turbolenti, e il mescolamento va progettato invece che dato per scontato.
La reazione a catena della polimerasi digitale mostra che cosa porti questa scala. Un campione si divide in circa ventimila gocce di all’incirca un nanolitro ciascuna, ogni goccia si amplifica separatamente, e il numero di quelle risultate positive dà un conteggio assoluto di molecole bersaglio anziché una misura relativa. Dividere un microlitro in migliaia di scomparti numerabili è possibile solo perché un nanolitro è abbastanza piccolo da contenere una molecola bersaglio oppure nessuna.
Lo screening dei farmaci muove il liquido senza toccarlo. I dosatori acustici usano un impulso sonoro focalizzato per espellere gocce di due nanolitri e mezzo da un pozzetto aperto, senza puntale e quindi senza contaminazione incrociata né rifiuto plastico. Una piastra di screening da millecinquecento pozzetti si riempie di composti diversi in pochi minuti a questo volume.
La stampa e la deposizione a punti lavorano allo stesso ordine. Un punto di microarray contiene fra mezzo nanolitro e cinque, una goccia a getto d’inchiostro è di qualche picolitro, sicché un nanolitro fa diverse centinaia di gocce, e le piattaforme a singola cellula racchiudono cellule isolate in gocce di questa misura perché una cellula di mammifero occupa solo pochi picolitri.
Maneggiare nanolitri in modo affidabile è soprattutto una lotta contro l’evaporazione. Una goccia da un nanolitro esposta all’aria può perderne una frazione misurabile in pochi secondi, sicché i dispositivi a questa scala lavorano sotto olio, in canali sigillati o in recinti a umidità controllata, e quel vincolo plasma gli strumenti più della dosatura stessa.
Un nanolitro equivale a 0,001 microlitri, a 0,000001 millilitri, a 0,001 millimetri cubi o a 1 000 000 di micrometri cubi.