Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
[1] Hirsch, A. The Chemistry of the Fullerenes 1994, Thieme Publisher, Stuttgart
[2] Maggini, M.; Prato, M. in Fullerenes: Chemistry, Physics, and Technology, Kadish K.M., Ruoff R.S. Eds., J. Wiley, New York. 2000; Fullerenes and Related Structures, Ed. A. Hirsch, Series: Topics in Current Chemistry. Springer-Verlag Berlin/Heidelberg 1998, Vol. 199
[3] Maggini, M.; Scorrano, G.; Prato, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9798
[4] Prato, M.; Maggini, M. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 519
[5] Tagmatarchis, N.; Prato, M. Syn. Lett., 2003, 768
[6] Maggini, M.; Menna E. in Fullerenes: From Synthesis to Optoelectronic Properties, Vol. 4 (Eds.: D. M. Guldi and N. Martin), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, NL, 2002, pp. 1-50
[7] Nakamura, E.; Isobe, H. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 807
[8] Bosi, S.; Da Ros, T.; Spalluto, G.; Prato, M. Eur. J. Med. Chem. 2003, 38, 913
[9] Tagmatarchis, N.; Shinohara, H. Mini Rev. Med. Chem. 2001, 1, 339
[10] Prato, M. Top. Curr. Chem. 1999, 199, 173
[11] Prato, M. J. Mater. Chem. 1997, 7, 1097
[12] Cravino, A.; Sariciftci, N.S. J. Mater. Chem. 2002, 12, 1931
[13] Guldi, D. M.;. Prato, M. Acc. Chem. Res., 2000, 33, 695
[14] Imahori, H.; Sakata, Y. Eur. J. Org. Chem. 1999, 2445
[15] Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 40
[16] Guldi, D. M. Chem. Commun. 2000, 321
[17] Guldi, D. M. Chem. Soc. Rev. 2002, 31, 22
[18] Fukuzumi, S.; Imahori, H.; Yamada, H.; El-Khouly, M. E.; Fujitsuka, M.; Ito, O.; Guldi, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2571
[19] Imahori, H.; Guldi, D. M.; Tamaki, K.; Yoshida, Y.; Luo, C.; Sakata, Y.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6617
[20] Maggini, M.; Guldi, D. M.; Mondini, S.; Scorrano, G.; Paolucci, F.; Ceroni, P.; Roffia, S. Chem. Eur. J. 1998, 4, 1992
[21] Da Ros, T.; Prato, M.; Guldi, D.; Alessio, E.; Ruzzi, M.; Pasimeni, L. Chem. Commun. 1999, 635
[22] Da Ros, T.; Prato, M.; Guldi, D.; Ruzzi, M.; Pasimeni, L. Chem. Eur. J. 2001, 7, 816
[23] Prato, M.; Maggini, M.; Giacometti, C.; Scorrano, G.; Sandona, G.; Farnia, G. Tetrahedron 1996, 52, 5221
[24] Maggini, M.; Karlson, A.; Scorrano, G.; Sandona, G.; Farnia, G.; Prato, M. Chem. Commun. 1994, 589
[25] Guldi, D. M.; Maggini, M.; Scorrano, G.; Prato, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 974
[26] Cravino, A.; Zerza, G.; Maggini, M.; Bucella, S.; Svensson, M.; Andersson, M. A.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chem. Commun. 2000, 2487
[27] Cravino, A.; Zerza, G.; Neugebauer, H.; Maggini, M.; Bucella, S.; Menna, E.; Svensson, M.; Andersson, M. A.; Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 70
[28] Maggini, M.; Faveri, C. D.; Scorrano, G.; Prato, M.; Brusatin, G.; Guglielmi, M.; Meneghetti, M.; Signorini, R.; Bozio, R. Chem. Eur. J. 1999, 5, 2501
[29] Kordatos, K.; Prato, M.; Menna, E.; Scorrano, G.; Maggini, M. J. Sol-Gel Sc. Tech. 2001, 22, 237
[30] Luo, C. P.; Guldi, D. M.; Maggini, M.; Menna, E.; Mondini, S.; Kotov, N. A.; Prato, M. Angew. Chem. In. Ed. 2000, 39, 3905
[31] Georgakilas, V.; Pellarini, F.; Prato, M.; Guldi, D. M.; Melle-Franco, M.; Zerbetto, F. Proc. Natl. Acad. Sc., USA, 2002, 99, 5075
[32] Bianco, A.; Gasparrini, F.; Maggini, M.; Misiti, D.; Polese, A.; Prato, M.; Scorrano, G.; Toniolo, C.; Villani, C. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7550
[33] Gasparrini, F.; Misiti, D.; Della Negra, F.; Maggini, M.; Scorrano, G.; Villani C. Tetrahedron, 2001, 57, 6997
[34] Diederich, F.; Gómez-López, M. Chem. Soc. Rev., 1999, 28, 263
[35] Bianco, A.; Corvaja, C.; Crisma, M.; Guldi, D. M.; Maggini, M.; Sartori, E.; Toniolo, C. Chem. Eur. J. 2002, 8, 1544
[36] Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Avouris, P. Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications; Springer: Heidelberg, 2001; Vol. 80
[37] Bianco, A.; Prato M. Adv. Mater. 2003, 20, 1765
[38] Vázquez, E.; Georgakilas, V.; Prato, M. Chem. Commun. 2002, 2308
[39] Liu, J.; Rinzler, A.G.; Dai, H.; Hafner, J.H.; Bradley, R.K.; Boul, P.J.; Lu, A.; Iverson, T.; Shelimov, K.; Huffman, C.B.; Rodriguez-Macias, F.; Shon, Y.-S.; Lee, T.R.; Colbert, D.T.; Smalley, R.E. Science 1998, 280, 1253
[40] Niyogi, S.; Hamon, M.A.; Hu, H.; Zhao, B.; Browmik, P.; Sen, R.; Itkis, M.E.; Haddon, R.C. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1105
[41] Chen, J.; Hamon, M.A.; Hu, H.; Chen, Y.; Rao, A.M.; Eklund, P.C.; Haddon, R.C. Science 1998, 282, 95
[42] Hamon, M.A.; Chen, J.; Hu, H.; Chen, Y.; Rao, A.M.; Eklund, P.C.; Haddon, R.C. Adv. Mater. 1999, 11, 834
[43] Chen, J.; Rao, A.M.; Lyuksyutov, S.; Itkis, M.E.; Hamon, M.A.; Hu, H.; Cohn, R.W.; Eklund, P.C.; Colbert, D.T.; Smalley, R.E.; Haddon, R.C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2525
[44] Riggs, J.E.; Guo, Z.; Carroll, D.L.; Sun, Y.-P. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5879
[45] Sun, Y.-P.; Huang, W.; Lin, Y.; Fu, K.; Kitaygorodskiy, A.; Riddle, L.; Yu, Y.J.; Carroll, D.L. Chem. Mater. 2001, 13, 2864;
[46] Sun, Y.-P.; Fu, K.; Lin, Y.; Huang, W. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1096
[47] Kahn, M.G.C.; Banerjee, S.; Wong, S.S. Nano Lett. 2002, 2, 1215
[48] Pompeo, F.; Resasco, D.E. Nano Lett. 2002, 2, 369
[50] Zhao, B.; Hu, H.; Niyogi, S.; Itkis, M.E.; Hamon, M.A.; Bhowmik, P.; Meier, M.S.; Haddon, R.C. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11673
[51] Georgakilas, V.; Tagmatarchis, N.; Pantarotto, D.; Bianco, A.; Briand, J.-P.; Prato, M. Chem. Commun. 2002, 3050
[52] Pantarotto, D.; Hoebeke, J.; Graff, R.; Partidos, C. D.; Briand, J.-P.; Prato, M.; Bianco, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6160
[53] Pantarotto, D.; Partidos, C. D.; Hoebeke, J.; Brown, F.; Kramer, E.; Briand, J.-P.; Muller, S.; Prato, M.; Bianco, A. submitted
[54] Monthioux M. Carbon, 2002, 40, 1809 and references cited therein.
[55] Smith, B.W.; Luzzi, D.E.; Achiba Y. Chem. Phys. Lett. 2000, 331, 137
[56] Britz, D. A.; Khlobystov, A. N.; Wang, J.; O’Neil, A. S.; Poliakoff, M.; Ardavan, A.; Briggs, G. A. D. Chem. Commun. 2004, 176.
Parole Chiave
FULLERENI; NANOTUBI DI CARBONIO; PEAPODS; FUNZIONALIZZAZIONE; CICLOADDIZIONI; CROMATOGRAFIA; EPR; SOLUBILITÀ; AGGREGATI

Sintesi, proprietà e applicazioni di fullereni e nanotubi di carbonio funzionalizzati

Università degli Studi di Trieste
Abstract
Il presente progetto evidenzia una strategia collaborativa, interdisciplinare e sfaccettata che coniuga la funzionalizzazione organica con la caratterizzazione sperimentale delle proprietà strutturali e chimico fisiche e l'applicazione dei nuovi materiali.
La strategia generale consiste nella costruzione di architetture molecolari ben definite a partire da costituenti in scala atomica o molecolare, quali i fullereni e i nanotubi, per ottenere nanomateriali multifunzionalizzati. Il progetto raggruppa tre unità (Trieste, Padova e Roma) esperte in diversi campi di ricerca e organizzate per lavorare insieme nel campo dei nanotubi (NT) e fullereni. I due gruppi sintetici, Trieste e Padova, interagiranno e coordineranno i loro sforzi e forniranno i loro prodotti al gruppo di chimica fisica di Padova, esperto in ottica non lineare, spettroscopia Raman e di risonanza magnetica, e al gruppo di Roma, dove verrà effettuata l'incorporazione dei nuovi materiali su silice e matrici polimeriche al fine di creare materiali innovativi da impiegare per tecniche di separazione e analisi.
Nanotubi a singola parete e a parete multipla (rispettivamente SWNT e MWNT) saranno funzionalizzati utilizzando due diverse strategie, la cicloaddizione (Trieste) e l'ossidazione seguita da esterificazione/amidazione (Padova), al fine di ottenere risultati complementari. Per la prima volta verranno modificati chimicamente i nanotubi a doppia parete (DWNT) e i "peapods" (SWNT con molecole >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Maurizio PRATO Università degli Studi di TRIESTE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Gli obiettivi di questo programma di ricerca sono la progettazione e la preparazione di nuovi materiali basati su fullereni e nanotubi derivatizzati, che abbiano applicazioni pratiche. Ci si aspetta che la funzionalizzazione organica dei nanotubi porti a una classe di materiali completamente nuovi, aventi proprietà uniche con forte impatto sullo sviluppo sostenibile e nel campo delle nanoscienze e nanotecnologie. Questo progetto porterà alla progettazione, sintesi, purificazione e caratterizzazione di nuovi materiali molecolari multifunzionali in grado di dare architetture bi- e tri-dimensionali con potenziali applicazioni fotoniche, fotovoltaiche, cromatografiche e quali sensori.
Studieremo i fondamenti della chimica dei nanotubi, dedicandoci nel contempo all'ulteriore sviluppo della chimica dei fullereni, peraltro a noi già nota, con particolare attenzione a metodi di sintesi atti ad ampliare il panorama dei materiali disponibili e delle proprietà applicative. Sfruttando le potenzialità e la versatilità della chimica organica, si possono ideare nanotubi funzionalizzati con pressochè qualsiasi sostituente, per avere materiali completamente nuovi e che presentino potenzialità applicative che spaziano dall'ingegneria alle bioscienze e alla medicina.
Si presume che la funzionalizzazione organica dei nanotubi produca una classe di materiali completamente nuovi, di grande impatto nell'ambito delle nanoscienze applicative.
I nanotubi (a parete singola, a >>>

Risultati parziali attesi
Pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali dei risultati riguardanti:
a) sintesi e immobilizzazione su materiali silicei non porosi e macroporosi di derivati del C60 e del C70 contenenti alcossisilani e l'impiego delle fasi stazionarie fullereniche per i) costruire colonne per cromatografia HPLC, ii) separare e studiare il meccanismo di ritenzione di biomolecole (isoforme del citocromo C, lisozima, mioglobina)
b) sintesi e caratterizzazione EPR di N@C60 e dei suoi derivati nitrossilici
c) preparazione di complessi supramolecolari con fulleropirrolidine e porfirine o ftalocianine
d) purificazione e isolamento di NT sulla base della loro lunghezza e del loro diametro e loro caratterizzazione mediante spettroscopia Raman
e) formazione di strutture carboniose circolari
f) funzionalizzazione di NT per aumentarne la solubilità e migliorarne la purificazione
g) sintesi di NT funzionalizzati con elettron-donatori
h) sintesi di derivati dei NT con gruppi alcossisilani per l'incorporazione in matrici silicee
i) sintesi di NT solubili in acqua recanti porzioni amminoacidice o molecole bioattive atte allo studio del trasporto nelle cellule
j) funzionalizzazione di NT per la preparazione di sensori di gas
k) preparazione di "peapods", nanotubi contenenti fullereni funzionalizzati o non funzionalizzatiPubblicazioni scientifiche su riviste internazionali dei risultati riguardanti:
a) la >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Nell'approccio "bottom-up" alle nanotecnologie, i fullereni e i nanotubi di carbonio (NT) si rappresentano materiali unici per la ricerca di base e le possibili applicazioni. Le straordinarie proprietà elettroniche, meccaniche e adsorbenti di fullereni e NT suggeriscono un vasta gamma di applicazioni che vanno dall'optoelettronica al ferromagnetismo, dalla superconduttività al rilascio controllato di farmaci. La chimica organica riveste un ruolo importante in questo campo, giacché la funzionalizzazione di tali forme di carbonio rende questi materiali più adatti ad applicazioni pratiche. Infatti la funzionalizzazione di fullereni e nanotubi può portare alla produzione di materiali innovativi che possono offrire nuove opportunità nei settori delle applicazioni fotovoltaiche, cromatografiche e dei sensori e, in generale, un forte impatto sulle nanoscienze applicative.
I fullereni sono stati studiati ampiamente nel corso degli ultimi dieci anni. Le loro proprietà fisiche e chimiche sono state studiate dettagliatamente e sono stati preparati un elevato numero di derivati organici e compositi. Infatti la chimica organica dei fullereni è molto versatile e permette diversi tipi di funzionalizzazione che possono essere utilizzati per risolvere gli aspetti negativi associati con lo studio e la manipolazione di queste molecole [1]. Le unità di Trieste e Padova hanno svolto un ruolo molto attivo nello sviluppo di questa disciplina, mettendo a punto un metodo generale per la >>>