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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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20 A. V. Trask, D. A. Haynes, W. D. S. Motherwell and W. Jones Chem. Commun., 2006, (1), 51
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25 Smith J, MacNamara E, Raftery D, Borchardt T, Byrn S., J Am Chem Soc 1998, 120, 11710–11713
Parole Chiave
POLIMORFISMO CRISTALLINO, CRISTALLI MOLECOLARI, STATO SOLIDO, TEORIA E MODELLIZZAZIONE, FARMACI SOLIDI, NETWORK DI COORDINAZIONE, MECCANOCHIMICA, REAZIONI ALLO STATO SOLIDO, SPETTROSCOPIA NMR

Metodi Innovativi Sperimentali e Teorici per lo Studio del Polimorfismo Cristallino: un Approccio Multidisciplinare

Università degli Studi di Bologna
Abstract
Questo progetto di ricerca affronta, mediante metodi innovativi sia sperimentali sia teorici, la sfida scientifica posta dal polimorfismo cristallino. La ricerca, l’identificazione e la caratterizzazione di differenti forme cristalline della stessa molecola (polimorfi e solvati) o di aggregati della stessa molecola con altre molecole (co-cristalli) costituiscono attualmente una delle aree di ricerca più attive della moderna chimica dello stato solido con fortisime ricadute sulla scienza di base e su settori applicativi di enorme rilevanza (farmaci, pigmenti, alimenti).
Il nostro approccio è caratterizzato da un alto grado di interdisciplinareità e complementarietà come richiesto dalle linee guida del PRIN (si veda Figura 1.


Figura 1. le quattro UO costituenti il network di ricerca POLYM2006. I titoli dei quattro sottoprogetti sottolineano l’alto grado di complementarietà di quattro gruppi di ricerca.

In questo progetto convergono esperienze di ricerca consolidate in aree differenti della chimica (chimica farmaceutica, inorganica, organometallica, fisica ed organica) e con specifiche competenze nell’uso di metodi e tecniche complementari (tecniche di cristallizzazione non convenzionali, metodi teorici, spettroscopia allo stato solido, metodi termodinamici in stato solido e cristallografia). La caratterizzazione e la razionalizzazione dei risultati sarà portata a termine dalle quattro UO che costituiscono la rete POLYM2006 >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Dario Braga Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il presente progetto è volto alla modellizzazione, progettazione, preparazione e caratterizzazione completa di polimorfi cristallini di sistemi organici, organometallici e metallo-organici. Il nostro principale obbiettivo è quello di allargare, mediante una stretta interazione sinergica tra le quattro UO, le nostre conoscenze sulla natura del polimorfismo cristallino, ed, al tempo stesso, quello di fornire strumenti concettuali e pratici per ottenere le forme cristalline desiderate anche tramite metodi non convenzionali di cristallizzazione e preparazione (utilizzo di solventi supercritici, metodi meccanici etc.), e/o per indagare l’esistenza di nuove forme cristalline, e/o per controllare l’interconversione cristallo-cristallo, cristallo-solvato e amorfo-cristallo. Un altro obiettivo del progetto consiste nell’utilizzo delle proprietà fisiche e chimiche dei polimorfi e dei solvati.

Lo studio del polimorfismo cristallino sarà affrontato mdiante l’uso combinato di differenti tecniche di stato solido, in particolare (non in ordine di importanza): a) microscopia semplice e con piatto riscaldante HSM), b) calorimetria a scansione differenziale (DSC), c) analisi termogravimetriche (TGA), d) spettroscopia infrarossa e Raman (IR e Raman), e) diffrazione di raggi X su polvere o su cristallo singolo (SCXD, PXD), f) spettroscopia di risonanza magnetica nucleare allo stato solido (SSNMR) tutte disponibili presso almeno uno dei quattro laboratori.

Le >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La fase cristallina di un materiale può possedere strutture diverse, dette polimorfi. Polimorfi cristallini della stessa sostanza hanno proprietà chimico fisiche differenti (vide infra). Inoltre un materiale può presentarsi oltre che in differenti strutture cristalline caratterizzate da ordine a lungo raggio, anche come solido amorfo, caratterizzato al contrario dall’assenza di un ordine a lungo raggio. Il “polimorfismo” del carbonato di calcio (calcite, vaterite ed aragonite) fu evidenziata oltre 200 anni fa da Klaproth in 1788 [1], ma il riconoscimento formale del fenomeno è generalmente attribuito a Mitscherlich [2].

In questo progetto l’attenzione è puntata su materiali cristallini costituiti da molecole neutre, ioni molecolari e composti di coordinazione ovvero materiali inorganici, sono invece esclusi minerali e solidi covalenti estesi.
Per gli esperti del settore, polimorfi e solvati, e spesso anche le fasi amorfe, sono raggruppati all’interno della comune tematica del polimorfismo in Figura 4 [3].

Nell’ambito di questo progetto useremo il termine polimorfo in senso più ampio riferendoci non solo al caso di molecole o aggregati cristallizzati in forme differenti (polimorfismo vero e proprio), ma anche a solvati e co-cristalli ed alle rispettive forme polimorfiche.
Sebbene si tratti di un argomento che è stato (ed è tuttora) ampiamente studiato, il polimorfismo di cristalli molecolari rimane un “fenomeno” e come tale >>>