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Fondamenti di chimica

Lisce o ruvide? Perché imparare a conoscere e modificare le superfici

Molto spesso le superfici, pur essendo una porzione molto piccola di un oggetto, ne determinano le sorti, sia nel bene che nel male. L'osservazione delle superfici è il primo passo per saperle progettare e manipolare in modo da inventare nuovi oggetti dalle proprietà straordinarie

Le superfici e le interfacce forniscono alla materia forma e consistenza. A tutti i livelli di scala e in sostanze diverse, un metallo, un dispositivo o una cellula vivente, l’osservazione ravvicinata rivela una struttura fatta di bordi e domini. Struttura, reattività chimica e proprietà fisiche di superfici e interfacce determinano molte proprietà dei materiali. Progettare e realizzare superfici e interfacce a livello atomico, a scale nano- e micrometriche, è stato lo scopo del nostro progetto. Un ampio spettro di ricercatori, interessati sia a studi fondamentali sia agli ambiti applicativi, si sono dedicati allo sviluppo di molte tipologie diverse di superfici: da quelle lisce come l’olio, per limitare al massimo l’interazione con l’ambiente, a quelle infinitamente corrugate per esaltarne l’interazione. Il progetto ha avuto l'obiettivo di rafforzare le attività di numerosi laboratori chimici, fisici, di biologia già attivi nel nostro ateneo fornendo risorse soprattutto per il reclutamento di giovani ricercatori e contribuendo al mantenimento del parco strumentale acquisito nel decennio precedente.

Abbiamo in particolare studiato: materiali massivi per dispositivi elettronici, elettrici, meccanici in cui le interfacce solido-solido sono di rilevanza fondamentale (“pattern” su diamante e superconduttori, leghe e compositi nanocristallini, semiconduttori foto-attivi); solidi chimicamente funzionalizzati per interazione solido-gas o solido-liquido per l’uso in processi catalitici e applicazioni ambientali (materiali per la cattura e l'incapsulamento di piccole molecole, zeoliti, foto-catalizzatori); nano-bio-interfacce progettate e studiate per la diagnostica in situ e la terapia in vivo, impianti e biosensori (nanoidrossiapatiti, bio-vetri e silice, sensori in silicio poroso e diamante).

Il comune denominatore di queste attività non consiste solo nella centralità della dimensione nanometrica, ma nell’interesse di una completa comprensione e controllo delle funzionalità di aggregati estremamente piccoli di atomi, ricorrendo a sofisticati approcci sperimentali e modellistici come: le microscopie elettroniche, le spettroscopie, la predizione di proprietà strutturali ed elettroniche, le interazioni intermolecolari, la fabbricazione di strutture nanometriche grazie all’uso di fasci ionici, la camera di evaporazione, le tecniche di sintesi in pressione e molto altro ancora. Il pieno coinvolgimento della comunità scientifica è stato garantito non solo dalla pubblicazione di molti lavori ad alto impatto, ma anche dall’organizzazione, da parte dei giovani ricercatori che hanno partecipato al progetto, di 13 NIS colloquia: workshop a tema, di elevato profilo scientifico e internazionale.


autore

Silvia Bordiga
Dipartimento

Pubblicato il

03 gennaio 2017

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