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Descrizione
commessa
Componenti molecolari, supramolecolari o macromolecolari con proprietą fotoniche ed optoelettroniche


Tematiche di ricerca:
Progettazione, sintesi e caratterizzazione di: a) complessi di cationi lantanoidei e studio dei processi di emissione sensibilizzata di luce; introduzione di questi composti mediante aggancio di tipo covalente o per semplice incorporazione meccanica in matrici inorganiche o polimeriche per la preparazione di dispositivi fotonici; b) complessi di cationi metallici a topologia definita e studio dei processi energetici; introduzione di gruppi reattivi per la loro immobilizzazione su superfici metalliche e di ossidi; c) aggancio covalente di molecole di interesse biologico a complessi antenna di cationi lantanoidei per impiego come sonde luminescenti; d) sintesi di coniugati con l'acido folico per il trasporto specifico di sonde luminescenti e/o farmaci in cellule tumorali; e) funzionalizzazione sulla superficie di nanoparticelle per upconversion e di nanoparticelle luminescenti di silice per la preparazione di coniugati per il trasporto selettivo; studio della loro stabilitą cinetica e termodinamica per impiego in nanobiomedicina sia in vitro che in vivo; f) composti fluorurati quali componenti di strati fotoattivi nella costruzione di celle fotovoltaiche.
Obiettivi:
Sintesi di molecole organiche, metallo-organiche, composti di coordinazione e di sistemi supramolecolari caratterizzati da elevate proprietą funzionali (ottiche, elettriche, magnetiche e di riconoscimento molecolare) e loro caratterizzazione chimica, strutturale e funzionale. Introduzione nella struttura dei sistemi caratterizzati da migliori proprietą funzionali (alta stabilitą chimica, termica e fotochimica) e una buona processabilitą di gruppi reattivi appropriati che permettano il loro aggancio a superfici solide e/o matrici polimeriche organiche e/o inorganiche per l'ottenimento di dispositivi e materiali funzionali e/o multifunzionali nanostrutturati. Studio delle tecniche di organizzazione molecolare per l'ottenimento di nuovi materiali e/o di materiali con prestazioni migliorate rispetto a quelli attualmente in uso. Ottenimento di sistemi nanometrici capaci di riconoscimento molecolare nei sistemi biologici sia in vitro che in vivo da impiegare nel trasporto selettivo di farmaci, nell'imaging e nella diagnostica medica e nella nanobiomedicina in generale.
Stato dell'Arte:
La tendenza alla miniaturizzazione nei campi dell'elettronica e della fotonica rende impellente la necessitą di realizzare dispositivi basati su materiali molecolari funzionali e multifunzionali in grado di svolgere efficacemente su scala nanometrica le stesse funzioni espletate su scala dimensionale maggiore dai comuni dispositivi micrometrici. Le ricerche che implicano tecniche di autoaggregazione di molecole con funzioni specifiche (approccio "bottom-up") costituiscono una metodologia promettente per lo sviluppo delle nanotecnologie e per la costruzione di dispositivi con dimensioni <100 nm. A tale riguardo il miglioramento delle proprietą dei materiali gią esistenti e la preparazione di nuovi materiali nanostrutturati con prestazioni pił elevate mediante un'appropriata organizzazione dei componenti molecolari costituiscono obiettivi prioritari delle moderne nanoscienze, soprattutto per quanto concerne dispositivi di tipo fotonico e optoelettronico che trovano impiego in molti settori delle tecnologie avanzate.
Potenziale Impiego:
per processi produttivi:
Queste ricerche mirano alla progettazione e sintesi di componenti molecolari capaci di esprimere delle funzioni di interesse per applicazioni tecnologiche avanzate e alla loro organizzazione per l'ottenimento di dispositivi macroscopici e di nuovi materiali funzionali e/o multifunzionali nanostrutturati. In particolare riguardano la preparazione di sistemi molecolari e/o supramolecolari (composti organici, organometallici e composti di coordinazione) con proprietą fotoniche, ottiche e magnetiche definite. I risultati di queste ricerche sono particolarmente utili per: i) lo sviluppo di conoscenze che permettono la comprensione dei fenomeni che sono alla base delle funzioni studiate a livello molecolare, che viene realizzato anche mediante la modellizzazione molecolare e il calcolo teorico; ii) il miglioramento dei processi sintetici gią noti e/o la messa a punto di nuove vie di sintesi che operano in condizioni blande (risparmio energetico) e compatibili con l'ambiente (che utilizzano reagenti poco aggressivi e non inquinanti). In conclusione il potenziale impiego in processi produttivi dei prodotti delle ricerche perseguite č molto ampio.
per risposte a bisogni individuali e collettivi:
Lo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi nanostrutturati per applicazioni fotoniche e optoelettroniche e nel campo della nanobiomedicina, unitamente al miglioramento delle proprietą dei prodotti attualmente impiegati, viene incontro alle esigenze della societą moderna che utilizza i prodotti delle tecnologie avanzate per migliorare la salute e le condizioni di vita in generale, incidendo in maniera pił o meno sostanziale sul benessere sociale di una nazione. Infatti i dispositivi optoelettronici innovativi trovano applicazione in diversi settori strategici, come ad esempio il lighting, la sensoristica, la diagnostica medica e la nanomedicina, che sono alla base dello sviluppo dei paesi tecnologicamente avanzati. Una particolare importanza per il miglioramento delle condizioni di vita della societą riguarda lo sviluppo di dispositivi che operano mediante l'assorbimento e la riemissione di fotoni che trovano potenzialitą di ricaduta applicativa sia nello sviluppo di innovativi sistemi di illuminazione a basso consumo che in quello della conversione dell'energia solare e che in ultima analisi concorrono a ridurre le emissioni di CO2 nell'ambiente.
Competenze, strumentazione, tecniche di indagine e tecnologie :
Competenze (conoscenze possedute dai partecipanti alla commessa rilevanti ai fini del suo svolgimento):
L'unitą di ricerca ha competenze riconosciute a livello internazionale nel campo della progettazione di sistemi supramolecolari complessi, composti organici, organometallici e di coordinazione con proprietą fotoniche, elettroniche e/o magnetiche. Particolarmente importanti sono le conoscenze sia nel campo della sintesi organica, organometallica e di coordinazione che dei parametri che regolano le proprietą funzionali dei sistemi. L'unitą di ricerca ha maturato un'ampia esperienza nella sintesi e caratterizzazione di complessi mono e polinucleari con metalli di transizione e di complessi di cationi lantanoidei impiegati in dispositivi per il lighting e come sonde luminescenti in sistemi di interesse biologico. Recentemente l'unitą ha rivolto un'attenzione particolare alle tecniche di autoorganizzazione (mono e multistrati su superfici solide, sistemi ibridi inorganici-organici, inserimento anche mediante aggancio covalente in sistemi polimerici lineari e reticolati) dei sistemi molecolari studiati. Inoltre, queste conoscenze sono state utilizzate nella preparazione di coniugati per il trasporto specifico di sonde luminescenti e/o di farmaci sui tessuti e sulle cellule tumorali.
Strumentazione (dispositivi, apparecchiature o impianti utilizzati per lo svolgimento delle attivitą):
Sono qui riportate le apparecchiature pił significative: Spettrofotometro UV-visibile Nicolet Evolution 500 Thermo Electron Corporation, anno di acquisizione 2005; Spettrometro NMR Avance Bruker 400 MHz munito di autocampionatore, anno di acquisizione 2004; Spettrometro NMR Avance Bruker 400 MHz dotato di High-Resolution Magic Angle Spinning (HR-MAS) probe per la caratterizzazione strutturale di molecole organiche agganciate su superfici solide ed in particolare sulla superficie di nanoparticelle di varia natura e funzionalitą, anno di acquisizione 2009; HPLC semipreparativo Agilent 1200 Series munito di diode array detector (DAD) e Evaporative Light Scattering Detector (ELSD), anno di acquisizione 2010.
Tecniche d'indagine (metodologie per la comprensione di fenomeni o strutture attraverso l'impiego combinato di competenze e strumentazione):
L'unitą di ricerca ha competenze sia teoriche che sperimentali per quanto riguarda la caratterizzazione chimica e strutturale dei sistemi sintetizzati che viene effettuata mediante spettroscopia UV-Vis, IR, NMR, spettrometria di massa e dove possibile anche mediante raggi X su singolo cristallo. L'unitą di ricerca si occupa in toto della progettazione e della sintesi dei sistemi molecolari per l'ottenimento di materiali funzionali e/o multifunzionali nanostrutturati mentre la preparazione dei materiali e dispositivi e lo studio delle loro prestazioni vengono effettuati in collaborazione con altri gruppi di ricerca sia nazionali che internazionali. Di recente l'unitą di ricerca cerca di acquisire conoscenze nel campo della sensoristica e diagnostica medica che impiega complessi luminescenti di lantanidi e nella preparazione di coniugati per targeting selettivo di sonde luminescenti e/o di farmaci.
Tecnologie (Metodologie di modellazione o di intervento su oggetti e sistemi):
L'unitą di ricerca ha instaurato anche collaborazioni nel campo della modellizzazione e del calcolo teorico con tecniche ab-initio, che costituiscono un utile supporto alla progettazione e soprattutto alla razionalizzazione delle proprietą dei sistemi in studio.
 
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