RICERCA ITALIANA     

Materiali fluorurati per il controllo dei fenomeni superficiali in sistemi micro- e nano-strutturati

Politecnico di Milano

Abstract

L'applicazione delle proprietà uniche dei composti fluorurati ha permesso di ottenere prodotti di notevole impatto nel campo dei materiali tecnologicamente avanzati. L'obiettivo scientifico generale di questo progetto di ricerca sarà quello di trasferire queste proprietà uniche ed utili anche nel promettente campo delle Nanotecnologie.
Mediante questo approccio, grazie alla tensione superficiale particolarmente bassa dei composti fluorurati, è possibile prospettare vantaggi specifici nel rivestimento di superfici micro- e nano-strutturate con residui perfluorurati. Proprietà utili ed uniche come ad esempio inerzia chimica e biologica, idro- ed oleo-repellenza, bassi coefficienti di attrito potrebbero essere così trasferite alle superfici meso-strutturate funzionalizzate con moduli perfluorurati.

Gli obiettivi scientifici specifici di questo Progetto di Ricerca possono essere riassunti come di seguito:
- Progettazione razionale assistita da modellizzazione teorica di moduli molecolari e polimerici ibridi perfluororacarburo-idrocarburo con predeterminate proprietà di autoassemblaggio ed autoorganizzazione;
- Sintesi covalente e supramolecolare di rivestimenti fluorurati per superfici idrofiliche o metalliche con caratteristiche di ordine a livello micro- e nano-scopico;
- Caratterizzazione strutturale delle superfici dei micro- e nano-sistemi assemblati nelle fasi precedenti e contenenti residui fluorurati con tecniche di Microscopia a Scansione di Forza;
- Ottimizzazione degli aspetti funzionali dei dispositivi micro- e nano-strutturati assemblati e rivestiti con moduli perfluorurati.

Un aspetto comune a tutti gli obiettivi sopra riportati sarà la comprensione e piena applicazione a livello nanometrico del potenziale tecnologico offerto dalle proprietà uniche dei derivati perfluorurati.

Gli obiettivi applicativi del progetto di ricerca sono:
- Migliorare il rendimento di dispositivi per Microfluidica mediante il rivestimento delle superfici dei canali mesostrutturati con moduli molecolari e polimeri perfluorurati opportunamente progettati;
- Preparare superfici sensoriali mesostrutturate sfruttando le proprietà mesogeniche delle catene perfluoroalchiliche e le interazioni intermolecolari specifiche dei derivati bromo- e iodio-perfluorocarburici.

Risultati previsti:
Si può prevedere che trasferendo mediante l'approccio descritto sopra le caratteristiche proprietà dei perfluorocarburi alla superficie di sistemi micro- e nano-strutturati sarà possibile migliorare la loro inerzia chimica, biologica e attenuare i fenomeni di adesione a livello di superficie.

I risultati scientifici generali saranno:
- una migliore comprensione dei fenomeni di segregazione ed autoorganizzazione dei derivati perfluororcarburici;
- un miglior controllo della composizione superficiale, della struttura e della stabilità delle superfici e dei mono-strati perfluorocarburici autoassemblati.

I risultati riguarderanno i seguenti campi applicativi:
- Microfluidica: i dispositivi mostreranno fenomeni di capillarità meno pronunciati e ridotte interazioni con i liquidi e gli analiti che attraversano i microcanali;
- Sensoristica: grazie alle proprietà mesogeniche delle catene perfluorocarburiche e alla loro elevata tendenza a formare nanocavità, si potrà riscontrare una maggiore sensibilità delle superfici sensoriali fluorurate verso piccole molecole organiche gassose. Si potranno inoltre sviluppare anche sensori specifici utilizzando moduli omega-iodoperfluorocarburici, sfruttando così le loro specifiche interazioni intermolecolari con ammine ed alcoli volatili.

I risultati scientifici ottenuti durante lo sviluppo di questo Progetto di Ricerca saranno pubblicati su riviste internazionali ed elevato impact factor. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giuseppe RESNATI Politecnico di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo generale di questo Programma di Ricerca sarà l'ottenimento, attraverso un approccio sia covalente sia supramolecolare, di rivestimenti nanostrutturati (e materiali per rivestimenti nanostrutturati) che espongano in superficie ordinati frammenti perfluorurati. I derivati perfluorocarburici sono caratterizzati da un set unico e utile di proprietà chimico-fisiche, tra cui bassa tensione superficiale, bassa viscosità, coefficienti di frizione particolarmente bassi, elevata resistenza e stabilità chimica. Il nostro obiettivo sarà quello di trasferire tali caratteristiche, tipiche dei composti perfluorurati, ad una svariata serie di superfici e materiali (ad es. silicio, oro, polidimetilsilossano, carta, etc.) allo scopo di sviluppare processi che risultino utili (ad es. l'incremento delle proprietà di scorrimento dinamico di liquidi in micro e ultra-micro canali). I rivestimenti da sviluppare saranno identificati in relazione sia alle loro possibili applicazioni industriali, sia alle loro proprietà chimiche e fisiche.
Le proprietà funzionali dei rivestimenti ovviamente dipendono dalla natura dei materiali da cui sono costituiti. Per tale ragione, verrà progettata e sintetizzata una svariata serie di molecole ibride i cui moduli idrocarburici e perfluorocarburici siano legati tra loro covalentemente. Verranno preparati, inoltre, monomeri con sostituenti perfluorocarburici e diverse strutture polimeriche con catene laterali fluorurate. In ogni caso, sarà necessario stabilire nuove metodologie sintetiche. Infatti, date le peculiari proprietà chimiche e di reattività dei composti organici fluorurati, la preparazione di tali derivati non può essere comunemente realizzata attraverso le classiche reazioni organiche. L'insieme di queste molecole e polimeri sarà progettato con l'obiettivo di ottimizzare la loro propensione alla segregazione e all'auto-assemblaggio in sistemi nano- e microstrutturati dotati di bassa tensione superficiale. Al momento, alcune delle molecole e dei polimeri usati per il rivestimento fluorurato hanno un certo impatto a livello ambientale. Una delle principali priorità di questo Progetto sarà sviluppare molecole e polimeri con un minor impatto ambientale rispetto a quelli attualmente in uso.
Le proprietà funzionali dei rivestimenti sono inoltre pesantemente influenzate dalla struttura all'interfaccia solido-aria, dalla struttura dei nanodomini esposti in superficie, dalla stabilità dei film e ultra-film presenti in superficie e dalla loro stabilità a lungo termine. Le superfici fluorurate possono essere analizzate solo occasionalmente con quelle che sono le tecniche standard per le analisi di superfici (ad es. microscopia a scansione di forza e tecniche correlate). Pertanto, obiettivo del presente Programma di Ricerca sarà quello di effettuare uno studio sistematico delle superfici fluorurate a livello nano- e microscopico mediante diverse tecniche analitiche (Microscopia a Scansione di Forza (SFM), Spettroscopia di Forza e Forza Volume, Microscopia a Forza Laterale (LFM), mappatura dell'Immagine di Fase e del Potenziale di Superficie, AFM e NC-AFM, diffrazione dei raggi X ad alto angolo (WAXS), diffrazione dei raggi X a basso angolo (SAXS), struttura fine di assorbimento dei raggi X intorno alla soglia (NEXAFS), Microscopia Elettronica in Trasmissione (TEM), Spettroscopia di Fotoemissione mediante raggi X (XPS)). In tal modo si otterranno informazioni relative sia alla struttura sia alla composizione superficiale. Inoltre, verrà studiata e mappata a lunghezza di scala la composizione chimica spaziale e le forze di interazione che controllano l'organizzazione degli assemblati molecolari.
La scarsa affinità che i PFC mostrano nei confronti di qualunque altro composto, organico o inorganico, polare o non polare, sarà sfruttata affinchè consenta di raggiungere un efficace controllo a livello nanometrico sui processi di auto-organizzazione, auto-assemblaggio e compartimentazione dei sistemi sviluppati. Tale controllo sarà alla base della nostra strategia verso l'ottimizzazione delle proprietà funzionali. L'obiettivo perseguito sarà il raggiungimento di una conoscenza di base delle superfici fluorurate al fine di sviluppare principi euristici per la progettazione delle architetture supramolecolari/nanostrutturali dei rivestimenti.
La chimica del fluoro richiede un insieme particolarmente specifico di strumentazioni e di capacità teoriche e sperimentali. Queste capacità sono alquanto differenti da quelle della comune chimica organica ed inorganica ed è particolarmente difficile che l'insieme di queste competenze sia disponibile all'interno di un solo gruppo. Un importante obiettivo del presente Programma di Ricerca sarà l'integrazione delle diverse attività di ricerca e delle competenze delle singole Unità.



Esiste la ferma convinzione che tale processo di integrazione sia essenziale per la realizzazione degli obiettivi scientifici. Le specializzazioni proprie di ciascuna Unità sono alquanto diversificate e comprendono la chimica teorica (Potenza), la chimica dei polimeri (Pisa), la chimica organometallica (Padova), la chimica organica e bioinorganica (Milano). L'eccellenza del gruppo di Lecce nell'ambito della fisica serve da ottimo complemento a tali competenze, assicurando un approccio onnicomprensivo allo studio della struttura e della composizione delle superfici fluorurate. Sono già presenti delle collaborazioni tra diverse Unità di Ricerca di questo Programma come documentato da articoli scritti da ricercatori di alcune Unità (alcuni di questi sono citati nel paragrafo 1.6 del modulo B). Verrà perseguita un'integrazione ancor più marcata delle diverse competenze consentendo l'accesso alla strumentazione di ogni singola Unità a tutti gli atri collaboratori del Progetto e rendendo possibile l'uso comune di alcune classi di composti (non commercialmente disponibili). L'insieme di questi fattori permetterà di dar vita ad un "Progetto del Fluoro" ricco di potenziali promesse industriali. I composti fluorurati trovano la loro maggiore applicazione in campi tecnologicamente avanzati. Un progetto che promuova l'integrazione di diversi laboratori operanti nel campo potrà avere un impatto particolarmente positivo sugli esiti di elevata rilevanza industriale.
I composti e i materiali fluorurati sono tipicamente impiegati in importanti aree tecnologiche e offrono l'opportunità di margini di profitto particolarmente elevati. Questi aspetti sono strettamente correlati all'elevato costo dei reattivi fluorurati. Quest'ultimo fattore, associato alla necessità di strumentazioni dedicate, spiega la richiesta economica delle diverse Unità di questo Programma di Ricerca.
Un ultimo obiettivo di questo Programma è infine la divulgazione dei risultati ottenuti. Pubblicazioni su riviste internazionali ad alto "impact factor" e presentazioni presso congressi e simposi internazionali permetteranno di diffondere i risultati di base presso la comunità scientifica. Saranno invece brevettati i risultati maggiormente applicativi relativi all'incremento delle proprietà funzionali, raggiunti tramite i rivestimenti fluorurati (ad es. nel campo dei dispositivi della microfluidica e della sensoristica). <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L'introduzione di atomi di fluoro in molecole organiche porta all'ottenimento di derivati fluorurati. Se la totalità degli atomi di idrogeno è sostituita con atomi di fluoro, le molecole così originate prendono il nome di composti perfluorurati (PFC) [1]. Il fluoro, tra tutti, è l'elemento più elettronegativo. Ciò spiega il suo elevato potenziale di ionizzazione e la sua bassa polarizzabilità che, nel complesso, sono responsabili del cosiddetto "effetto fluoro" [2] ossia del set unico di proprietà chimiche, fisiche e biologiche che caratterizza i PFC rispetto ai loro analoghi idrogenati. I forti effetti elettronici - induttivo negativo e mesomerico positivo – determinano il fatto che il legame carbonio-fluoro sia il più forte tra i legami covalenti con un'energia di dissociazione di ~ 480 kJ mol-1. Grazie all'insieme di questi fattori, l'introduzione di atomi di fluoro porta alla formazione di materiali caratterizzati da proprietà uniche tra cui l'elevata stabilità termica e ossidativa [3]. Inoltre, i PFC presentano tensioni superficiali e coefficienti di frizione particolarmente bassi mentre hanno elevate viscosità. A conferma di ciò, i PFC sono i solidi a più bassa tensione superficiale conosciuti sulla Terra. Queste proprietà, assieme alla loro stabilità chimica e termica, fanno di questi composti i candidati d'elezione in campi strategici di applicazione industriale ad elevato valore aggiunto. Il trasferimento in ambito tecnologico delle proprietà chimico-fisiche dei PFC ha consentito di ottenere prodotti che hanno rivoluzionato il campo dei materiali avanzati [4] (ad es. nel campo dei cristalli liquidi [5], nell'elettronica molecolare [6], tensioattivi [7], etc.). Inoltre, i PFC hanno altissimi margini di ricavo con un mercato globale che cresce a un tasso del 9% annuo. Questo giustifica l'interesse sempre crescente dei ricercatori per lo studio e delle problematiche ancora aperte connesse con la chimica dei PFC e con le loro applicazioni tecnologiche ad elevato valore aggiunto. Diversi aspetti chiave della chimica dei PFC sono, però, tuttora irrisolti e questo rallenta un ulteriore sviluppo nell'uso dei PFC.
In particolare, la sintesi di composti organici fluorurati non è perseguibile attraverso metodiche sintetiche convenzionali e rappresenta quindi un'affascinante sfida per i chimici poiché numerosissimi sono i problemi teorici e tecnologici da affrontare [8].
Le strategie di sintesi dei composti organici fluorurati possono essere classificate in due categorie: la fluorurazione diretta [9] e la sintesi per via chimica (metodo a blocchi) [10]. La fluorurazione prevede la formazione del legame C-F grazie alla trasformazione del legame C-H o di un gruppo funzionale per trattamento con reagenti fluoruranti. Tra le tecnologie di fluorurazione di strutture molecolari organiche la fluorurazione elettrochimica è senza dubbio la più importante. Consiste in un processo elettrolitico effettuato in acido fluoridrico anidro mantenuto allo stato liquido [11]. La caratteristica principale di questo processo è rappresentata dal fatto che tutti gli atomi di idrogeno della struttura molecolare organica sono sostituiti da atomi di fluoro, con l'ottenimento di composti perfluorurati utili per svariate applicazioni industriali (i.e. acidi carbossilici e solfonici, ammine terziarie, eteri ciclici) [12]. Uno dei problemi caratteristici di tale processo è dovuto al fatto che la fluorurazione progressiva del composto ne determina una minore solubilità in acido fluoridrico con formazione di depositi e precipitati all'interno del reattore. Un'altra importante tecnica di fluorurazione prevede l'impiego di fluoro elementare come agente fluorurante. L'estrema reattività di questo elemento, che porterebbe alla completa distruzione della struttura molecolare organica, costringe però all'adozione di particolari metodologie allo scopo di inserire solo alcuni atomi di fluoro, la più comune delle quali consiste nell'usare fluoro elementare diluito in azoto. Questa tecnica viene perciò usata quando si intendono inserire nella molecola solo alcuni atomi di fluoro, ottenendo in tal modo composti parzialmente fluorurati. Per quanto riguarda infine la via chimica di sintesi, numerose reazioni possono essere sfruttate per la preparazione di composti organici fluorurati. Ad esempio, la reazione tra perfluoroalchilioduri e composti insaturi (1-olefine completamente lineari) porta alla formazione di alcani semifluorurati del tipo F(CF2)m(CH2)nH [13]. Un'altra sintesi particolarmente semplice di composti fluorurati prevede l'uso di iodoperfluorobenzeni. Tali composti possono essere funzionalizzati via SNAr con elevata regioselettività attraverso l'attacco di nucleofili che avviene sulla posizione para rispetto allo iodio [14].
Uno dei principali motivi per cui si è tuttora lontani dalla piena utilizzazione delle proprietà uniche dei PFC in applicazioni quali i micro- e nano-dispositivi, è la mancanza della piena comprensione delle relazioni fondamentali esistenti tra la struttura dei perfluoroalcani e la loro limitata flessibilità conformazionale. Quest'ultima proprietà risulta responsabile dell'arrangiamento a bastoncino tipica dei perfluoroalcani a catena lineare e del loro comportamento mesogenico. Come conseguenza degli effetti stereoelettronici [15] ed elettrostatici [16] degli atomi di fluoro, i PFC adottano una struttura elicoidale cilindrica [17] e la risultante rigidità favorisce il loro impaccamento serrato sia nel caso della formazione di film sottili (2D) che di reticoli cristallini infiniti ibridi PFC-IC. A ciò si aggiunge la scarsa affinità dei PFC nei confronti degli altri composti, sia organici sia inorganici, sia polari sia apolari [18]. L'effetto sinergico di queste proprietà ha consentito di esercitare un elevato grado di controllo, su scala nanometrica, sui processi di compartimentazione, auto-organizzazione, e auto-assemblaggio dei sistemi perfluorurati [19].
Le proprietà di superficie pressoché uniche dei PFC, sopra riassunte, hanno determinato un intenso sviluppo dell'utilizzo di film fluorurati sottili allo scopo di controllare le proprietà di superficie in materiali innovativi ad elevate prestazioni.
Date tutte le peculiarità sopra discusse, i composti fluorurati sono stati riconosciuti elementi chiave nell'ambito delle scienze dei materiali tecnologicamente avanzati. Alcune rilevanti recenti applicazioni si collocano in svariati ambiti come i rivestimenti a bassa energia superficiale [20], la sensoristica [21], le applicazioni biomediche [22], le tinture [23], i lubrificanti [24], le membrane [25], i polimeri [26] e altri materiali. In particolare, la presenza in un polimero di gruppi funzionali fluorurati può conferire ulteriori ed utili proprietà come la resistenza alla corrosione e ai solventi organici, resistenza alla combustione, idrorepellenza, biocompatibilità e basso coefficiente di frizione nel caso di superfici rivestite con film sottili e ultra-sottili [27]. La sopradiscussa rigidità molecolare in combinazione con le forti repulsioni elettrostatiche omo-molecolari dei PFC determinano il fatto che nelle loro fasi liquide si verifichi la formazione di larghe cavità. Tali cavità possono trattenere elevate quantità di gas disciolte nel fluido perfluorurato [28]. Tale caratteristica trova rilevanti applicazioni nel campo dei fluidi per l'ossigenazione tissutale [22] (in cui l'elevata solubilità dei gas respiratori è di cruciale importanza) e degli agenti di contrasto per risonanza magnetica [29] nucleare.
Queste stesse proprietà rendono i PFC materiali particolarmente interessanti per applicazioni superficiali, oggetto di interesse della sezione successiva. Allorché i PFC sono impiegati per il rivestimento di superfici micro- e nano-strutturate con strati sottili ed omogenei, le proprietà molecolari dei PFC si traducono in proprietà di superficie del materiale rivestito: bassa tensione superficiale, inerzia all'attacco chimico e biologico, idro- ed oleo-repellenza [30]. Inoltre, la scarsa affinità che i PFC presentano per ogni altro composto riduce i fenomeni di capillarità che generalmente influiscono negativamente sulle proprietà di scorrimento superficiale.
L'entità della riduzione dell'energia superficiale dipende sia dalla percentuale di superficie ricoperta dai segmenti fluorurati, sia dalla morfologia caratterizzante la superficie, ovvero dal grado di ordine dello strato superficiale [31]. Per esempio, la superficie a più bassa energia è idealmente costituita da un serrato impaccamento determinante l'esposizione di solo gruppi trifluorometilici. L'energia superficiale di un gruppo CF2 su una superficie (i.e. PTFE) è pari a 19 dine/cm, mentre quella di una superficie caratterizzata da gruppi trifluorometilici particolarmente ravvicinati può essere classificata come una superficie ad energia superficiale estremamente bassa (energia superficiale inferiore a 10 dine/cm) [32]. Di recente, quest'ultima caratteristica, insieme all'induzione di un profilo rugoso sulla superficie solida, ha maggiormente attratto l'attenzione dei ricercatori al fine di ottenere superfici superidrofobiche con angoli di contatto >150° che mimino l'effetto della superficie del loto [33].
Per poter rendere compatibili i PFC con le superfici dei materiali, possono essere perseguiti due differenti approcci: l'approccio covalente e quello non-covalente.
L'auto-assemblaggio di alo-PFC e molecole idrocarburiche contenenti siti elettron-donatori [34] è alla base di un protocollo generale che consente di incorporare, in modo non-covalente, lunghe catene perfluorocarburiche all'interno di matrici cristalline di materiali ibridi binari o ternari. Tale processo di auto-assemblaggio è determinato dal legame ad alogeno (XB) [35], la forte interazione intermolecolare del tipo a trasferimento di carica, che si è rivelata strumento particolarmente efficiente e generale per il controllo dell'auto-assemblaggio di PFC su scala nanometrica. Tale protocollo ha permesso di ottenere nuovi materiali ibridi funzionali PFC-IC con interessanti potenzialità applicative [36].
Per quanto riguarda l'approccio covalente, si deve sottolineare l'enorme potenzialità per nuove applicazioni nanotecnologiche offerta dall'utilizzo di copolimeri a blocchi che possano ordinarsi su diverse scale di grandezza. Mentre e' di norma difficile organizzare molecole di piccola massa molare in arrangiamenti periodici macroscopici, le macromolecole possono auto-organizzarsi in una ampia varietà di morfologie ordinate che coprono alcuni ordini di scale di grandezze spaziali che variano dalle dimensioni nanoscopiche a quelle macroscopiche [37]. Infatti, l'utilizzo dei copolimeri a blocchi consente la costruzione di una gran varietà di strutture ordinate, in funzione del numero di blocchi, del loro volume di frazione, della flessibilità della catena e dell'entità della repulsione tra i blocchi chimicamente connessi. Una particolare variante per ottenere strutture auto-organizzate consiste nell'uso di copolimeri a blocchi caratterizzati da un'asimmetria conformazionale tra i blocchi stessi, come per esempio si verifica se uno dei blocchi possiede proprietà liquido-cristallline. Ad esempio i segmenti fluorocarburici possiedono un conformazione a bastoncino anche in fase fusa, mentre i frammenti idrocarburici sono delle catene alifatiche flessibili. Esiste pertanto una forte tendenza alla segregazione a livello molecolare che favorisce processi di ordinamento nel polimero che possono condurre a diverse forme di strutture ordinate mediante auto-organizzazione. Questo permette di originare fasi liquido-cristalline in questi materiali, seppure in mancanza delle caratteristiche strutture molecolari dei cristalli liquidi convenzionali [38]. Inoltre, i sostituenti fluorurati inseriti in molecole liquido-cristalline influenzano in maniera considerevole le loro proprietà fisiche; in particolare essi aumentano l'anisotropia dielettrica e diminuiscono l'indice di rifrazione notevolmente, senza aumentare parallelamente la viscosità, e di conseguenza risultano particolarmente adatti in sistemi molecolari e macromolecolari da usare in microfluidica.
Al fine di raggiungere un'adeguata conoscenza delle relazioni fondamentali esistenti tra le strutture dei PFC e le loro peculiari proprietà di fase, sono necessarie tecniche avanzate per l'analisi delle superfici. La Microscopia a Scansione di Sonda (SPM), termine generale che racchiude un'insieme di differenti tecniche, comprende numerose tecnologie per la mappatura di superficie. Il principio di base consiste nella scansione della superficie del campione con una sonda estremamente appuntita. Grazie all'uso di adatte sonde, la Microscopia a Scansione di Sonda (SPM) consente di ottenere immagini e di investigare diverse proprietà di superficie su scala micrometrica fino alla scala atomica mediante la misurazione di una corrente di effetto tunnel o di una forza d'interazione [39].
Le nanoscienze e le nanotecnologie stanno aprendo nuove opportunità per la realizzazione di nuovi materiali con proprietà sorprendenti e inusuali. L'elevato potenziale dei PFC nell'ambito della microfluidica e della sensoristica dei gas appare ormai evidente. Entrambi questi campi si caratterizzano per il loro elevato contenuto tecnologico ed alcuni aspetti salienti saranno di seguito brevemente tratteggiati per i non-specialisti del campo.
Microfluidica: La microfluidica è una tecnologia emergente che promette di apportare notevoli vantaggi economici e versatilità all'industria sanitaria e biologica tramite la miniaturizzazione e integrazione verticale delle operazioni complesse e composte da passaggi multipli. Le aree di ricerca più influenzate dalla microfluidica sono la genomica e la proteomica [40], lo screening ad elevata capacità [41] e, ad un certo livello, la sintesi chimica [42]. L'idea soggiacente è padroneggiare i fluidi a scala microscopica. In tal modo si possono automatizzare esperimenti fondamentali della genomica e della farmacologia, eseguire prove diagnostiche istantanee e costruire dispositivi impiantabili per il rilascio dei farmaci, mediante chip di piccole dimensioni prodotti in massa [43]. Le attenzioni dei ricercatori interessati ad esplorare le tecnologie microfluidiche sono attualmente orientate alla progettazione di strumenti flessibili e versatili adatti alle proprie specifiche applicazioni. Per esempio, un importante campo tecnologico in cui trovano applicazione le tecniche microfluidiche è senza alcun dubbio rappresentato inoltre dalla litografia soft. Tipicamente un dispositivo per microfluidica è costituito da un chip di silicio sul quale è depositato per contatto conforme una replica in polidimetilsilossano sulla quale sono stati impressi dei canali di dimensioni micrometriche con tecniche litografiche hard [44]. Un aspetto critico della litografia soft con tecniche microfluidiche è la lentezza nella generazione del pattern, che limita notevolmente l'estensione della tecnica al patterning di superfici di larga area [45]. Il motivo di questa lentezza deriva dal tempo richiesto per riempire capillari di elevata lunghezza e piccolo calibro con polimeri altamente viscosi. In questo ambito i PFC potrebbero apportare significativi miglioramenti.
Sensoristica per gas: Le esigenze del mercato globale e dello sviluppo sostenibile richiedono un sensibile sforzo per incrementare le attuali potenzialità di misura nei campi della qualità dei prodotti, dei controlli ambientali e della protezione sanitaria. La sensoristica rappresenta uno strumento potente e sempre più necessario per rispondere a queste esigenze, consentendo la riduzione dei tempi e dei costi rispetto alle analisi tradizionali. In questo quadro negli ultimi due decenni c'è stato un notevole incremento di attività di ricerca e sviluppo sui sensori e i materiali fluorurati si sono recentemente e potentemente imposti alla ribalta [46]. <<<