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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
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Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
INTERFACCE, MATERIALI ORGANICI, BIOMATERIALI, FILM SOTTILI, AUTO-ASSEMBLAGGIO, TIOLI, PATTERNING, AFM, TECNICHE DI LUCE DI SINCROTRONE

Proprietà strutturali, morfologiche ed elettroniche di interfacce organico-organico e loro modificazioni in presenza di acqua.

Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste
Abstract
Una delle più importanti sfide e opportunità che gli scienziati dei materiali stanno incontrando negli ultimi anni è quella dello studio delle proprietà della materia su dimensioni nanometriche e l’impiego della conoscenza acquisita per disegnare e produrre nuovi materiali e dispositivi. La dimensione ridotta dei materiali nanostrutturati è infatti responsabile di proprietà fisiche, chimiche e biologiche nuove e/o significativamente migliorate rispetto a quelle degli analoghi sistemi macrosopici. La fabbricazione controllata e l’integrazione di nanomateriali e nanodispositivi, pur essendo difficile, sarà potenzialmente rivoluzionaria sia per le eventuali applicazioni scientifiche che per quelle tecnologiche. La sfida più importante starà quindi nella capacità di produrre grandi quantità di materiali partendo dall’assemblaggio atomo per atomo. Chiaramente la soluzione a questo problema sta nell’introdurre un approccio di tipo gerarchico, ovvero una sovra-organizzazione di “mattoni” assemblati a livello atomico. Ragione per cui riteniamo sia saggio partire, come proposto qui di seguito, dall’indagine e dall’implementazione delle tecniche di nanostrutturazione in sistemi e dispositivi piccoli, per spingere sempre più in avanti il limite dello stato dell’arte. Nel caso dei biosensori, ad esempio, un aumento di sensibilità, e quindi la capacità di analizzare quantità di materiale organizzato su scale nanometriche, avrebbe importanti conseguenze di tipo pratico.

La >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giacinto Scoles Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di TRIESTE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Negli ultimi anni è stato compiuto un enorme progresso nel campo della manipolazione molecolare, progresso che potenzialmente comporta un grosso impatto sull’indagine scientifica di problemi di rilevanza tecnologica anche in campo biologico e medico. Applicazioni legate alla preparazione di biomateriali e alla fabbricazione di biosensori e dispositivi bioelettronici ibridi dipendono fortemente dalla capacità di organizzare elementi funzionali a livello nanometrico. Queste applicazioni si fondano altrettanto fortemente sulla conoscenza delle proprietà dei film di biomolecole immobilizzate (in maniera più o meno guidata) per auto-assemblaggio su superfici di materiali sia organici che inorganici, nonché sulla capacità di guidare e caratterizzare la crescita di nanostrutture per mezzo di una molteplicità di tecniche strutturali, morfologiche ed elettroniche.
Nel presente progetto di ricerca ci proponiamo di comprendere le problematiche fisico-chimiche legate ad uno dei più importanti strumenti della moderna biologia di superficie (cioè singoli strati auto-assemblati, o SAM) utlizzando un’ampia gamma di metodi sperimentali in stretta combinazione con metodi teorici avanzati. In particolare ci prefiggiamo di determinare le proprietà strutturali ed elettroniche di film sottili di materiali organici o di biomolecole depositati su SAM e/o SAM nanostrutturati, cresciuti su substrati inorganici.
SAM di tioli alchilici o di molecole con terminazioni tioliche forniscono un >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La comprensione delle proprietà della materia a scala nanometrica per il progetto e la realizzazione di materiali innovativi e dispositivi rappresenta una delle più importanti sfide ed opportunità che i
fisici e, più in generale, gli scienziati dei materiali devono affrontare. La nanostrutturazione permette di ottenere materiali progettati a partire dalla scala atomica o molecolare che esibiscono proprietà fisiche, chimiche e biologiche avanzate. Siccome tutti i materiali e sistemi naturali acquisiscono le loro caratteristiche partendo dalla scala nanometrica, il controllo della materia a livello atomico, molecolare e sopramolecolare fornisce la chiave d’accesso alla comprensione e alla manipolazione dei processi fondamentali che determinano le proprietà dei sistemi più complessi.
La progettazione e realizzazione di nanomateriali e nanodispositivi presenta enormi potenzialità. Al tempo stesso, però, è caratterizzata dalla difficoltà di produrre materiali su larga scala seguendo un approccio del tipo bottom up. Quindi è saggio cominciare ad indagare l’implementazione della nanotecnologia in piccoli sistemi e dispositivi per migliorare lo stato dell'arte, per esempio, nella sensibilità dei sensori o nell’efficienza dei materiali catalitici. In ambedue le applicazioni, piccole quantità di materiali nanostrutturati possono avere tangibili conseguenze a livello macroscopico.
Il posizionamento ordinato di molecole su superfici può aprire la via ad una >>>