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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
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Classificazione geografica
Bibliografia
[1] Smart, B. E. Characteristics of C-F Systems. In Organofluorine Chemistry: Principles and Commercial Applications Banks, R. E., Smart, B. E., Tatlow, J. C., Eds.; Plenum Press: New York, 1994; pp 57-88; Dunitz, J. D.; Gavezzotti, A.; Schweizer, W. B. Molecular Shape and Intermolecular Liaison: Hydrocarbons and Fluorocarbons. Helv. Chim. Acta 2003, 86, 4073-4092; Hildebrand, J.; Cochran, D. R. F. Liquid-Liquid Solubility of Perfluoromethylcyclohexane with Benzene, Carbon Tetrachloride, Chlorobenzene, Chloroform and Toluene. J. Am. Chem. Soc. 1949, 71, 22-25; Dorset, D. L. Binary Phase Behavior of Perfluoroalkanes. Macromolecules 1990, 23, 894-901.
[2] Smart, B. E. Fluorine substituent effects. J. Fluorine Chem., 2001, 109, 3-11.
[3] Reichenbächer, K.; Süss, H.I.; Hulliger, J. Fluorine in crystal engineering-“the little atom that could” Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 22 – 30; Lemal, D.M. Perspective on Fluorocarbon Chemistry. J. Org. Chem. 2004, 69, 1-11.
[4] Krafft, M. P. Applications of Fluorous Compounds in Materials Chemistry. In Handbook of Fluorous Chemistry Gladysz, J. A., Curran, D. P., Horvath, I. T., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2004; pp 478-490.
[5] Kirsch, P.; Bremer, M.; Heckmeier, M.; Tarumi, K. Liquid Crystals Based on Hypervalent Sulfur Fluorides: Pentafluorosulfuranyl as Polar Terminal Group. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1989-1992;
Kirsch, P.; Tarumi, K. A novel Type of Liquid Crystals Based on Axially Fluorinated Cyclohexane Units. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 484-489.
[6] Kirsch, P.; Lenges, M.; Kühne. D.; Wanczek, K.-P. Synthesis and Structural Characterization of Highly Fluorinated Sulfimides and Sulfoximides as Functional Building Blocks for Materials Science. Eur. J. Org. Chem. 2005, 797-802.
[7] Eastoe, J.; Dupont, A.; Steytler, D. C. Fluorinated Surfactants in Supercritical CO2. Curr. Opin. Colloid. Interface Sci. 2003, 8, 267-273.
[8] Hiyama, T.; Shimizu, M.; Modern Synthetic Methods for Fluorine-Substituted Target Molecules. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 214-231.
[9] Furin, G.G.; Gambaretto, G.P. Direct Fluorination of Organic Compounds, CleuP, Padova, (1996).
[10] Houben-Weyl, Vol. E10b/1 (Eds.: B. Baasner, H. Hagemann, J. C. Tatlow), Thieme, Stuttgart, 2000; Houben-Weyl, Vol. E10b/2 (Eds.: B. Baasner, H. Hagemann, J. C. Tatlow), Thieme, Stuttgart, 2000.
[11] Burdon, J.; Tatlow, E.J.C. Adv. Fluorine Chem. 1960, 1, 129; Nagase, S.; Fluorine Chem. Rev. 1967, 1, 177.
[12] Banks, R.E. Preparation, Properties, and Industrial Application of Organofluorine Compounds, John Wiley & Sons, New York, 1982.
[13] Napoli, M. J. Fluorine Chem. 1996, 79, 59.
[14] Caronna, T.; Liantonio, R.; Logothetis, T. A.; Metrangolo, P.; Pilati, T.; Resnati, G. Halogen Bonding and pi...pi Stacking Control Reactivity in the Solid State. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4500-4501.
[15] Schwarz, R.; Seelig, J.; Künnecke, B.; Structural Properties of Perfluorinated linear Alkanes: a 19F and 13C NMR Study of Perfluorononane. Magn. Reson. Chem. 2004, 42, 512-517.
[16] Jang, S.S.; Blanco, M.; Goddard III, W.A.; Caldwell, G.; Ross, R.B.; The Source of Helicity in Perfluorinated N-Alkanes. Macromolecules 2003, 36, 5331-5341.
[17] Bunn, Nature 1954, 174, 549.
[18] Lo Nostro, P. Aggregates from Semifluorinated n-Alkanes: How Incompatibility Determines Self-assembly. Curr. Opin. Colloid. Interface Sci. 2003, 8, 223-226.
[19] Gambi, C. M. C.; Carla, M.; Senatra, D. Comments on a “Self-assembly in Fluorocarbon Surfacant Systems”. Curr. Opin. Colloid. Interface Sci. 1999, 4, 88-89.
[20] Borkar, S.; Jankova, K.; W. Siesler, H.W.; Hvilsted, S. New Highly Fluorinated Styrene-Based Materials with Low Surface Energy Prepared by ATRP. Macromolecules, 2004, 37, 788 –794.
[21] Bukowski, R. M.; Ciriminna, R.; Pagliaro, M.; Bright, F. V. High-Performance Quenchometric Oxygen Sensors Based on Fluorinated Xerogels Doped with [Ru(dpp)3]2+. Anal. Chem. 2005, DOI: 10.1021/ac048199b;
[22] Riess, J. G. Blood Substitutes and Other Potential Biomedical Applications of Fluorinated Colloids. J. Fluorine Chem. 2002, 114, 119-126.
[23] Renikuntla, B.R.; Rose, H.C.; Eldo, J.; Waggoner, A. S.; Armitage, B.A. Improved Photostability and Fluorescence Properties through Polyfluorination of a Cyanine Dye. Org. Lett. 2004, 6, 909–12.
[24] Gellman, A. J. Lubricants and overcoats for magnetic storage media. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1998, 3, 368-372.
[25] Miyata, T.; Yamada, H.; Uragami, T. Surface Modification of Microphase-Separated Membranes by Fluorine-Containing Polymer Additive and Removal of Dilute Benzene in Water through These Membranes. Macromolecules 2001, 34, 8026-8033.
[26] Imae, T.; Fluorinated Polymers. Curr. Opin. Colloid. Interface Sci. 2003, 8, 307-314.
[27] Ober, C.K.; Youngblood, J.; Andruzzi, L.; Senaratne, W.; Li, X.; Hexemer, A.; Kramer, E.J. Polym. Mater. Sci. Eng., 2003, 88, 612.
[28] Dias, A.M.A.; Freire, M.; Coutinho, J.A.P.; Marrucho, I.M.; Solubility of Oxygen in Liquid Perfluorocarbons. Fluid Phase Equilib. 2004, 222-223, 325-330.
[29] Schutt, E. G.; Klein, D. H.; Mattrey, R. M.; Riess, J. G. Injectable Microbubbles as Contrast Agents for Diagnostic Ultrasound Imaging: The Key Role of Perfluorochemicals. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 28, 3218-3235.
[30] Anand, M.; Hobbs J. P.; Brass, I. J. Surface Fluorination of Polymers. In Organofluorine Chemistry: Principles and Commercial Applications Banks, R. E., Smart, B. E., Tatlow, J. C., Eds.; Plenum Press: New York, 1994; Chapter 22, pp 469-482.
[31] Yabu, H.; Takebayashi, M.; Tanaka, M.; Shimomura, M. Superhydrophobic and Lipophobic Properties of Self-Organized Honeycomb and Pincushion Structures. Langmuir 2005, 21, 3235-3237.
[32] Nishino, T.; Meguro, M.; Nakamae, K.; Matsushita, M.; Ueda, Y. The Lowest Surface Free Energy Based on -CF3 Alignment. Langmuir 1999, 15, 4321-4323.
[33] Marmur, A.; The Lotus Effect: Superhydrophobicity and Metastability. Langmuir 2004, 20, 3517-3519.
[34] Metrangolo, P.; Resnati, G. Halogen Bonding: A Paradigm in Supramolecular Chemistry. Chem. Eur. J. 2001, 7, 2511-2519.
[35] Metrangolo, P.; Neukirch, H.; Pilati, T.; Resnati, G. Halogen Bonding Based Recognition Processes: A World Parallel to Hydrogen Bonding. Acc. Chem. Res. 2005, DOI: 10.1021/ar0400995;
[36] Bertani, R.; Metrangolo, P.; Moiana, A.; Perez, E.; Pilati, T.; Resnati, G.; Rico-Lattes, I.; Sassi, A. Supramolecular Route to Fluorinated Coatings: Self-assembly between Poly(4-vinylpyridines) and Haloperfluorocarbons. Adv. Mater. 2002, 14, 1197-1201;
[37] Klok, H.A.; Lecommandoux, S. Supramolecular Materials via Block Copolymer Self-Assembly. Adv. Mater. 2001, 13, 1217.
[38] Ragnoli, M.; Pucci, E.; Bertolucci, M.; Gallot, B.; Galli, G. Effects of Chemical Variations on the Mesophase Behavior of new Fluorinated Poly(vinylcyclopropane)s. J. Fluorine Chem. 2004, 125, 283.
[39] Takano, H.; Kenseth, J.R.; Wong, S-S.; O’Brien, J.C.; Porter, M.D. Chemical and Biochemical Analysis Using Scanning Force Microscopy. Chem. Rev. 1999, 99, 2845-2890.
[40] Figeys, D. Adapting Arrays and Lab-on-a-Chip Technology for Proteomics. Proteomics 2002, 2, 373-382.
[41] Regnier, F. E.; He, B.; Lin, S.; Busse J. Chromatography and Electrophoresis on Chips: Critical Elements of Future Integrated, Microfluidic Analytical Systems for Life Science. Trends Biotechnol. 1999, 17, 101-106.
[42] Chow A. W. Lab-on-a-Chip: Opportunities for Chemical Engineering. AIChE Journal 2002, 48, 1590-1595.
[43] Kenis, P. J. A.; Ismagilov, R. F.; Takayama, S.; Whitesides, G. M.; Li, S.; White, H. S. Fabrication Inside Microchannels Using Fluid Flow. Acc. Chem. Res. 2002, 33, 841-847.
[44] Xia, Y.; Whitesides, G. M. Soft Lithography. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550-575;
[45] Pisignano, D.; Sariconi, E.; Mazzeo, M.; Gigli, G.; Cingolani, R. High-Temperature Microfluidic Lithography. Adv. Mater. 2002, 14, 1565-1567.
[46] Virji, S.; Kaner, R. B.; Weiller, B. H. Hydrazine Detection by Polyaniline Using Fluorinated Alcohol Additives. Chem. Mater. 2005, 17, 1256-1260.
Parole Chiave
COMPOSTI FLUORURATI; TENSIONE SUPERFICIALE; MICROFLUIDICA; SENSORI; MATERIALI NANOSTRUTTURATI; RICONOSCIMENTO INTERMOLECOLARE; AUTOASSEMBLAGGIO; MESOFASI; SEGREGAZIONE

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 >>>

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 >>>

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 >>>