Progettazione di sensori chimici a trasduzione ottica per matrici reali basati su nuove specie molecolari o nanostrutturate.

L'attività di ricerca descritta in questo progetto seguirà una strategia completa e articolata su fasi successive per lo sviluppo e la conseguente applicazione di sensori chimici a trasduzione ottica specifici target di rilevanza ambientale, alimentare e biologica, sia in fase liquida sia in fase gassosa. Particolare attenzione sarà posta nella accurata progettazione, sintesi e caratterizzazione di composti adatti ad essere usati come materiali sensibili nei dispositivi finali. Svilupperemo nuovi chemosensori ottici molecolari e nuovi sistemi porfirinoidi, caratterizzati da grandi cambiamenti delle loro proprietà foto fisiche a seguito della interazione con gli analiti di interesse. In linea con il grande interesse nato negli ultimi anni per sistemi nano strutturati che presentano effetti di amplificazione del segnale, intendiamo progettare e realizzare strutture multicromoforiche, in sistemi coniugati (piccole molecole e polimeri) e nanoparticelle, in cui la coordinazione di un singolo analita sia in grado di indurre cambiamenti nella emissione di molte unità attive adiacenti, in quanto elettronicamente interagente con molti cromofori. In un primo stadio studieremo il comportamento ed meccanismi di trasduzione dei sistemi sviluppati in soluzione, al fine di modificare in maniera fine e razionale le loro caratteristiche per una loro ottimizzazione. Il passo successivo prevederà la deposizione come film sottili di queste specie sensibili su adatti supporti trasduttori ed i materiali finali verranno attentamente caratterizzati. Questa è una fase critica in quanto le caratteristiche del chemosensore osservate in soluzione dovrebbero essere mantenute, o addirittura migliorate, dalla organizzazione nella nano struttura all’interno del film al fine di sviluppare un dispositivo efficace. Proseguendo le ricche e fruttuose collaborazioni già in atto da tempo fra le varie unità di ricerca coinvolte in questo progetto, la nuova attività sarà principalmente focalizzata sia i) sullo sviluppo di nuovi materiali sensibili in grado di identificare gli analiti di interesse sia in fase gassosa che liquida, sia ii) sulla implementazione dei materiali e delle procedure più promettenti per la realizzazione di nuovi dispositivi da usare come sensori in applicazioni pratiche. A questo proposito, i sensori ottici sviluppati saranno integrati in matrici e caratterizzati in dettaglio per quanto riguarda la sensibilità, selettività e risoluzione. La fase finale del progetto prevederà lo studio della matrice di sensori in un test sperimentale di rilevanza applicativa, scelto tra i campi del monitoraggio alimentare o ambientale e della salvaguardia della salute. A questo scopo un dimostratore CSPT (Computer Screen Photoassisted Technique) sarà ottimizzato per i materiali sensibili sviluppati nelle fasi precedenti del progetto. La tecnica CSPT è molto interessante e promettente non solo per la sua performance come matrice di sensori ma anche in vista della possibile realizzazione di dispositivi da distribuire su larga scala e quindi abbastanza versatili da poter prevedere infinite possibilità applicative. In questa ultima parte del progetto nuove celle di misura, sorgenti di luce e rivelatori verranno progettati ed ottimizzati per le specifiche applicazioni. Lo sforzo congiunto di tutti e sei i gruppi di ricerca coinvolti, che vantano grande esperienza sia nella preparazione dei chemossensori luminescenti che nella loro applicazione in dispositivi per la sensoristica, assicura tutte le necessarie competenze per il successo del progetto, che va ben al di là dello stato dell’arte nel settore.