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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
  • PHYSICS
    • INSTRUMENT DETAILS
      • DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES (separating components of materials in general B01D, B01J, B03, B07; apparatus fully provided for in a single other subclass, see the relevant subclass e.g. B01L; measuring or testing processes other than immunoassay, involving enzymes or micro-organisms C12M, C12Q; investigation of foundation soil in situ E02D1/00; sensing humidity changes for compensating measurements of other variables or for compensating readings of instruments for variations in humidity, see G01D or the relevant subclass for the variable measured; testing or determining the properties of structures G01M; measuring or investigating electric or magnetic properties of materials G01R; systems or methods in general, using reception or emission of radiowaves or other waves and based on propagation effects, e.g. Doppler effect, propagation time, direction of propagation, G01S; determining sensivity, graininess, or density of photographic materials G03C5/02; testing component parts of nuclear reactors G21C17/00; [N: controlling or regulating non-electric variables G05D; measuring degree of ionisation of ionised gases, i.e. plasma H05H1/00A; testing electrographic developer properties G03G15/08H6])
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
MATERIALI MOLECOLARI FUNZIONALI; FOTONICA MOLECOLARE; OTTICA NONLINEARE; AGGREGATI MOLECOLARI; AUTO-ORGANIZZAZIONE; TRASFERIMENTO DI CARICA; POLIMERI FOTOCROMICI; PROCESSI MULTIFOTONICI; CRISTALLI FOTONICI

Materiali molecolari e nanostrutture per fotonica e nanofotonica

Università degli Studi di Padova
Abstract
Questo programma di ricerca riguarda le proprietà ottiche lineari e non lineari (NLO) di sistemi a base molecolare facendo uso di un approccio innovativo in cui le nanotecnologie hanno un forte impatto, con particolare riguardo a strutture ibride organico-inorganiche auto-assemblate ed a sistemi multifunzionali. La ricerca proposta implica un alto grado di interdisciplinarietà e presenta buone prospettive di ottenere risultati tecnologicamente rilevanti che emergono da una ricerca di base orientata.
Il campo dei materiali a base molecolare per applicazioni in NLO e fotonica ha attratto grande attenzione e concentrato risorse in molti laboratori nel mondo. Nelle ultime due decadi, ha permesso l'accumulo di una grande quantità di conoscenze fondamentali sulle proprietà molecolari e dei materiali, sulle relazioni struttura-proprietà e struttura-funzione e su fenomeni e processi innovativi.
La fotonica molecolare sta oggi ricevendo nuovo impulso con la previsione di una rapida crescita nel prossimo decennio. Il più importante motore di questa crescita è il matrimonio tra fotonica molecolare e nanotecnologia. E' infatti del tutto evidente che anche le risposte NLO macroscopiche dei materiali molecolari dipendono in modo critico dall'ordine molecolare e dalle interazioni sulla nano-scala. Questo è intrinseco ai sistemi molecolari che rispondono in modo non lineare non solo agli stimoli luminosi ma anche ad altre possibili perturbazioni locali risentite dalle >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Renato BOZIO Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Di recente il lavoro di ricerca nel campo della fotonica e dell'ottica nonlineare (NL) di materiali formati da molecole organiche, è passato dallo studio delle proprietà ottiche non lineari (NLO) delle singole molecole all'indagine delle stesse proprietà in strutture supramolecolari. Tra esse ci sono: aggregati molecolari, dendrimeri, che possono raggiungere dimensioni di centinaia di nanometri, materiali autoassemblati multistrato e polimeri nanostrutturati, dove le molecole organiche attive vengono inserite lungo la catena del polimero e lo stesso polimero presenta una struttura supramolecolare, come ad esempio una struttura elicoidale, cristalli fotonici impregnati con cromofori NLO attivi. Tutti questi sistemi presentano risposte NLO più alte di quelle attese dalla semplice somma dei contributi delle singole molecole. Questi effetti cooperativi possono essere utilizzati per aumentare notevolmente il comportamento NL dei materiali e del dispositivo finale. Inoltre questi sistemi, caratterizzati da una struttura ordinata su scala nanometrica, presentano altre proprietà fotofisiche come: eccitazioni delocalizzate, creazione di stati a carica separata, comportamenti fotocromici e fotorifrattivi che possono essere sfruttati per costruire dispositivi elettro-ottici.

L'attenzione principale del programma di ricerca proposto è sul raggiungimento di una comprensione del ruolo delle interazioni ambientali e dell'ordine supramolecolare nelle risposte NLO e nei >>>

Risultati parziali attesi
I risultati previsti per la prima fase del progetto sono consistenti con gli obiettivi specifici su riportati.

L'analisi teorica ed i calcoli molecolari devono permettere di estendere la nostra comprensione attuale delle relazioni tra struttura elettronica e dinamica di stato eccitato e i processi NLO ad aspetti correlati alla struttura supramolecolare ed alle interazioni su nanoscala delle unità molecolari costitutive. L'aumentata comprensione aiuterà ad identificare linee guida per la sintesi di nuovi sistemi supramolecolari NLO e fotoattivi.

La sintesi e la caratterizzazione di molecole push-pull, polimeri coniugati e polimeri funzionalizzati con unità NLO e composti metallo-macrociclici serviranno come base per promuovere, nella seconda parte del progetto, lo sviluppo di architetture supramolecolari e di materiali dotati di appropriate combinazioni di proprietà ottiche con proprietà dielettriche, meccaniche, termiche ed altre ancora e con stabilità chimica e fotochimica necessarie per future applicazioni nel campo della fotonica.

Questo richiederà lo sviluppo parallelo di tecniche di preparazione e caratterizzazione che ci permetteranno di identificare le opportunità e limitazioni dei materiali preparati e ci suggeriranno possibili migliorie, dandoci così il feed-back per effettuare nuove sintesi.Pur con un certo grado di incertezza, intrinseco in ogni progetto di ricerca che affronta problematiche complesse ed usa >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il campo dei materiali a base molecolare per applicazioni in NLO e fotonica ha attratto grande attenzione e concentrato risorse in molti laboratori nel mondo [1]. Nelle ultime due decadi, ha permesso l'accumulo di una grande quantità di conoscenze fondamentali sulle proprietà molecolari e dei materiali, sulle relazioni struttura-proprietà e struttura-funzione e su fenomeni e processi innovativi. Ha fornito lo spunto per progressi importanti, ad es. metodi computazionali per proprietà dinamiche e strutturali e responsi NLO; metodi di manipolazione, preparazione e caratterizazzione sosfisticata di materiali molecolari in forma cristallina, guest-host o di film ultra-sottile.

Tuttavia, il grande potenziale applicativo rimane ancora largamente una prospettiva piuttosto che una realtà. Con poche eccezioni, la ricerca applicata in questo campo sta ancora affrontando problemi importanti come il trade-off trasparenza/efficienza, stabilità chimica ambientale a lungo termine ecc.
Benché siano stati preparati nuovi cromofori NLO ad alte prestazioni [2], fattori strategici come la solubilità e la stabilità sono tuttora inadeguati per i dispositivi fotonici. Solo recentemente sono stati resi noti alcuni risultati attestanti il raggiungimento di una buona combinazione di questi fattori [3]. Inoltre, l'influenza dell'aggregazione sulle performnace finali, fenomeno comune per molecole altamente dipolari, rappresenta un'importante limitazione all'uso di tali molecole >>>