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PROGRAMMA DI RICERCA 2006
italiano - english
Unità di Ricerca
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- 10 - Ottimizzazione delle proprietà funzionali di imballaggi in poliestere mediante il controllo morfologico, nanofiller e rivestimenti nanorinforzati
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze chimiche
Classificazione brevettuale
- CHEMISTRY; METALLURGY
- CRYSTAL GROWTH (separation by crystallisation in general B01D9/00)
- SINGLE-CRYSTAL-GROWTH (by using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds B01J3/06); UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL (zone-refining of metals or alloys C22B); PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (casting of metals, casting of other substances by the same processes or devices B22D; working of plastics B29; modifying the physical structure of metals or alloys C21D, C22F); SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (for producing semiconductor devices or parts thereof H01L); APPARATUS THEREFOR
- ORGANIC CHEMISTRY (such compounds as the oxides, sulfides, or oxysulfides of carbon, cyanogen, phosgene, hydrocyanic acid or salts thereof C01; products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds C01B33/44; macromolecular compounds C08; dyes C09; fermentation products C12; fermentation or enzyme-using processes to synthesise a desired chemical compound or composition or to separate optical isomers from a racemic mixture C12P; production of organic compounds by electrolysis or electrophoresis C25B3/00, C25B7/00)
- ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM (metal-containing porphyrins C07D487/22)
- CRYSTAL GROWTH (separation by crystallisation in general B01D9/00)
Classificazione geografica
- Regione: Emilia Romagna
Bibliografia
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12 a) Ö. Almarsson and M. J. Zaworotko, Chem. Commun., 2004, 1889; (b) C. B. Aakeröy, A. M. Beatty and B. A. Helfrich, Angew. Chem., Int. Ed., 2001, 40, 3240
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16 J. Bernstein, Chem. Commun., 2005, 5007
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18 (a) Lommerse, J. P.M.; Motherwell, W.D. S.; Ammon, H. L.; Dunitz, J. D.; Gavezzotti, A.; Hofmann, D.W.M.; Leusen, F.J.J.; Mooij, W. T.M.; Price, S.L.; Schweizer B.; Schmidt, M.U.; van Eijck, B.P.; Verwer, P.; Williams, D. E. Acta Crystallogr. 2000, B57, 697. (b9 Motherwell, W.D. S.; Ammon, H. L.; Dunitz, J. D.; Dzyabchenko, A.; Erk , P.; Gavezzotti, A.; Hofmann, D.W.M.; Leusen, F.J.J.; Lommerse, J. P.M.; Mooij, W. T.M.; Price, S.L.; Scheraga, H.; Schweizer B.; Schmidt, M.U.; van Eijck, B.P.; Verwer, P.; Williams, D. E. Acta Crystallogr. 2002, B58, 647. (c) Day, G. M.; Motherwell, W. D. S.; Ammon, H.; Boerrigter, S. X. M.; Della Valle, R. G.; Venuti, E.; Dzyabchenko, A.; Dunitz, J. D.; Schweizer, B.; van Eijck, B. P.; Erk, P.; Facelli, J. C.; Bazterra, V.E.; Ferraro, M. B.; Hofmann, D. W. M.; Leusen, F. J. J.; Liang, C.; Pantelides, C. C.; Karamertzanis, P. G.; Price, S. L.; Lewis, T. C.; Nowell, H.; Torrisi, A.; Scheraga, H. A.; Arnautova, Y. A.; Schmidt, M. U.; Verwer, P. Acta Crystallogr., 2005, B61, 511-527.
19 (a) Beyer, T.; Lewis, T.; Price, S.L. CrystEngComm. 2001, 44, 1-35. (b) Gavezzotti, A. Cryst. Eng. Comm. 2002, 4, 343-347. (c) Day, G.M.; Chisholm, J.; Shan, N.; Motherwell, W.D.S.; Jones, W. Cryst. Cryst. Growth Des. 2004, 4, 1327-1340. (d) Dunitz, J.D.; Scheraga, H.A., Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 14309-14311. (e) McArdle,P.; Gilligan, K.; Cunningham, D.; Drak. R.; Mahon, M. CrystEngComm. 2004, 6, 303-309. (f) Coombes, D.S.; Catlow, C.R.A.; Gale, J.D.; Rohl, A.L.; Price, S.L, Cryst. Growth Des. 2005, 5, 879-885. (g) P.Raiteri, R.Martonak, M.Parrinello, Angew.Chem.Int.Ed.Engl. 2005, 44, 3769-3773.
20 A. V. Trask, D. A. Haynes, W. D. S. Motherwell and W. Jones Chem. Commun., 2006, (1), 51
21 S. M. Haile, D. A. Boyens, C. R. I. Chisholm and R. B. Merie, Nature, 2001, 400, 910
22 A. Rossi et al., Termochimica Acta 406, 55-67, 2003
23 A. Portieri, R.K. Harris, R.A. Fletton, R.W. Lancaster, T.L. Threlfall, Magn. Reson. Chem.2004, 42, 313. R.K. Harris, Sol. State Sci. 2004, 6, 1025.
24 R. Gobetto, C. Nervi, E. Valfrè, M. R. Chierotti, D. Braga, L. Maini, F. Grepioni, R. K. Harris and P. Y. Ghi Chem. Mater. 2005, 17, 1457-1466
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 NMRMetodi Innovativi Sperimentali e Teorici per lo Studio del Polimorfismo Cristallino: un Approccio Multidisciplinare
Università degli Studi di BolognaAbstract
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 BOLOGNAObiettivo 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 mesiBase 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 >>>



