Tecnologie supramolecolari integrate per il trattamento dell'informazione chimica: dispositivi e materiali molecolari avanzati

Lo sviluppo di nuovi materiali e la costruzione di congegni e macchine efficienti contribuiscono enormemente a migliorare la qualità della nostra vita e sono obiettivi prioritari della tecnologia moderna. I concetti di congegno e macchina possono essere trasferiti dal mondo macroscopico a quello nanometrico usando un approccio "dal basso". Tale approccio può essere opportunamente utilizzato anche per ottenere materiali con avanzate proprietà strutturali o funzionali. La ricerca in queste aree, così come l'osservazione di strutture biomolecolari, ha dimostrato che le prestazioni di tali sistemi dipendono innanzitutto dalla loro capacità di raccogliere, trasformare, trasmettere e immagazzinare l'informazione chimica. Questo progetto mira a costruire congegni e materiali molecolari radicalmente innovativi, mediante l'integrazione strutturale e/o funzionale di unità multicomponente, ciascuna progettata per compiere una funzione complessa. Tale approccio potrà consentire l'accesso a funzionalità di altissimo livello, portando quindi ad un reale progresso rispetto all'attuale stato dell'arte. L'obiettivo di questo progetto è lo sviluppo di due tipi di sistemi: 1) macchine molecolari con proprietà sofisticate in termini di controllo, energia e funzione; 2) materiali avanzati ottenuti per integrazione di funzioni molecolari in matrici estese auto-assemblate basate su interazioni non covalenti. La strategia modulare come quella utilizzata nel progetto è molto vantaggiosa perché da una lato permetterà di utilizzare al meglio le competenze individuali dei partner e, dall'altro, richiederà collaborazioni sinergiche - supportate da un sostanziale sforzo computazionale - per l'integrazione strutturale e/o funzionale dei singoli componenti. Sfruttando la nostra esperienza, affronteremo i problemi dell'omogeneità di input e output e di compatibilità chimico fisica dei moduli, requisiti chiave per la realizzazione di circuiti chimici operativi. L'intrinseca flessibilità dell'approccio andrà a tutto vantaggio del rapporto rischi/benefici. Oltre ad un evidente avanzamento per la scienza di base, ci aspettiamo una ricaduta nel breve-medio termine su chimica sintetica e catalisi, materiali per l'optoelettronica, scienze (bio)analitiche e controllo ambientale. Nel lungo periodo si possono prevedere effetti positivi in campi di elevata rilevanza sociale, come ICT e medicina. Poiché i prodotti della tecnologia futura devono affidarsi a risorse rinnovabili, si dedicherà particolare attenzione a sistemi in grado di utilizzare luce visibile come input di energia e/o informazione. Il progetto quindi può contribuire notevolmente al consolidamento delle nanotecnologie e dei materiali avanzati, tecnologie chiave in Italia e in Europa. Poiché questi argomenti attirano l'attenzione di cittadini e studenti, ci impegneremo a sfruttare le nostre attività per accrescere l'interesse dell'opinione pubblica per le nanotecnologie e per migliorare i programmi di insegnamento della chimica nei nostri istituti. Il progetto aiuterà pertanto a rimuovere pericolose seppur ingiustificate preoccupazioni riguardo alla scienza, favorendo lo sviluppo di una società informata e responsabile.