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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
GELS; PERCOLAZIONE; COLLOIDI; LIPOSOMI; LAPONITE; STAR POLYMERS; LIQUIDI NETWORK FORMING; MICROEMULSIONI; ARRESTO DINAMICO

Formazione di stati arrestati a bassa densita' in nuovi materiali: ricerca di un paradigma unificante nei processi di gelificazione colloidale, proteica e molecolare

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"
Abstract
Questo programma di ricerca propone lo studio degli elementi unificanti e delle differenze nei processi di formazione di stati arrestati a bassa frazione di volume, comunemente indicati come gel. Lo studio avra' aspetti teorici, numerici e sperimentali e si focalizzera' su diversi tipi di materiali soffici, con particolare enfasi (ma non solo!) sui gel fisici. Si cerchera' di comprendere se esiste un paradigma unificante per i processi di gelazione, e se e come i processi di gelazione possono essere interpretati con concetti ed idee recentemente sviluppati nello studio di altri processi di formazione di stati arrestati, in particolare di vetri colloidali, atomici, e molecolari.


Rispetto ai precedenti studi su materiali gel, la novita' nel nostro progetto sta proprio nell'allontanarsi dallo specifico sistema e nel guardare, da piu' lontano, gli elementi chiave del processo di gelazione, capire quali proprieta' del potenziale di interazione tra i monomeri ---siano essi proteine, colloidi, molecole semplici--- favoriscano la formazione di un gel piuttosto che di un cristallo o una separazione di fase. Vogliamo capire in quali casi si possano formare fasi stabili di aggregati nano- e meso-scopici e come tali aggregati formino, al variare dei parametri di controllo, una struttura macroscopica capace di sopportare sforzi di taglio. Vogliamo infine quantificare la dinamica di non-equilibrio nello stato gel e capire le relazioni tra processo di formazione >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Francesco SCIORTINO Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo di questo programma di ricerca e' lo studio degli elementi unificanti e delle differenze nei processi di formazione di stati arrestati a bassa frazione di volume, comunemente indicati come gel. Lo studio avra' aspetti teorici, numerici e sperimentali e si focalizzera' su diversi tipi di gel, con particolare enfasi sui gel fisici: gel colloidali, gel polimerici e gel proteici. A differenza dei gel chimici, in cui il legame tra i monomeri e' a tutti gli effetti irreversibile, nei gel fisici i legami tra i monomeri sono termicamente attivati ed hanno dunque una vita media finita. Si cerchera' di comprendere se esiste un paradigma unificante i processi di gelazione, e se e come i processi di gelazione possono essere interpretati con concetti ed idee recentemente sviluppati nello studio di altri processi di formazione di stati arrestati, in particolare di vetri colloidali, atomici, e molecolari.

I processi di formazione di stati arrestati a bassa densita' sono presenti in numerosi ambiti della nostra vita quotidiana. L'industria alimentare, l'industria farmaceutica, l'industria meccanica, utilizzano estesamente le peculiari proprieta' dei gel, per coniugare resistenza meccanica, leggerezza, capacita' di confinare liquidi. La biologia stessa degli esseri viventi fa uso ---nel bene e nel male--- di stati gel. Ad esempio, la mutazione di un singolo amminoacido in una proteina e' in grado di originare fenomeni di aggregazione che possono avere conseguenze >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La ricerca sugli stati arrestati disordinati della materia vive un periodo particolarmente prospero e promettente. In particolare, nel campo della materia soffice e delle dispersioni colloidali la ricerca sui fenomeni di arresto dinamico e' molto viva e coinvolge numerosi laboratori internazionali. Negli ultimi anni si e' osservato un enorme sviluppo nello studio della dinamica lenta in sistemi in cui le particelle colloidali interagiscono mediante un potenziale a range molto corto rispetto alle dimensioni stesse delle particelle. La nuova fisica che scaturisce dal corto range di interazione si esprime sia in ambito termodinamico (con la metastabilita' dello stato liquido e con la possibilita' di transizioni isostrutturali tra due fasi cristalline, indagati dai gruppi di Frenkel, Lekkerkerker e Pusey) sia, come evidenziato con un lavoro pionieristico alcuni anni fa da ricercatori della unita' di Roma in collaborazione con Monaco[Fabbian et al 1999] e simultaneamente da Bergenholtz e Fuchs[Bergenholtz and Fuchs 1999], nella dinamica lenta. Negli ultimi cinque anni lo sviluppo di questo aspetto dei processi di arresto e' stato veramente esplosivo ed infatti un training network europeo MC e' stato recentemente approvato su questi temi[http://www.arrestedmatter.net/]. Questa ricerca ha mostrato come la collaborazione-competizione tra teoria, simulazione ed esperimenti riesce ad affrontare e risolvere importanti problemi scientifici. Questi lavori hanno anche >>>