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. A tale scopo, verranno dapprima costruite unità nanometriche in grado di svolgere le seguenti funzioni. a) Raccogliere e trasdurre segnali chimici: chemosensori per anioni, coppie ioniche e specie biologicamente rilevanti. Tali analiti sono molto importanti per l’analisi biomedica, la fisiologia cellulare, la scienza alimentare e ambientale, il recupero di metalli preziosi e il trattamento delle acque di scarico, ma difficili da rilavare. Si progetteranno anche unità che sfruttano interazioni supramolecolari per controllare il corso di reazioni chimiche (velocità, efficienza, regio/stereochimica dei prodotti). b) Elaborare e immagazzinare informazioni: sistemi chimici multicomponente in grado di eseguire funzioni logiche combinatorie o sequenziali. Queste unità imiteranno gli organismi viventi, in cui l’informazione è trasportata, elaborata e immagazzinata mediante ioni e molecole. c) Movimenti meccanici: macchine molecolari basate su rotassani, catenani e specie correlate, caratterizzate da migliori prestazioni in termini di controllo del movimento (velocità, direzione, efficienza, reversibilità, monitoraggio). Matrici autoassemblate e gel basati su legame idrogeno o alogeno, polimeri polialogenati e membrane liposomiali saranno utilizzati come elementi strutturali in cui incorporare unità funzionali, o come matrici per supportare/organizzare le unità. Integrando queste unità potremo ottenere: - Macchine molecolari azionate da funzioni sensoristiche o logiche, alimentate da un processo catalitico in maniera autonoma o dalla luce, che usano i moti intercomponente per svolgere una funzione (Obiettivo 1); - Materiali nanostrutturati con proprietà chimiche, meccaniche e optoelettroniche ad hoc, che possono cambiare in risposta a predeterminati stimoli (Obiettivo 2). Oltre ad un evidente avanzamento per la scienza di base, ci aspettiamo un impatto a corto-medio termine su chimica sintetica e catalisi, materiali per l’optoelettronica, scienze (bio)analitiche e controllo ambientale. A lungo termine si possono prevedere effetti positive 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.
Margherita Venturi (In stampa/Attività in corso). Tecnologie supramolecolari integrate per il trattamento dell'informazione chimica: dispositivi e materiali molecolari avanzati (InfoChem).
Tecnologie supramolecolari integrate per il trattamento dell'informazione chimica: dispositivi e materiali molecolari avanzati (InfoChem)
VENTURI, MARGHERITA
In corso di stampa
Abstract
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. A tale scopo, verranno dapprima costruite unità nanometriche in grado di svolgere le seguenti funzioni. a) Raccogliere e trasdurre segnali chimici: chemosensori per anioni, coppie ioniche e specie biologicamente rilevanti. Tali analiti sono molto importanti per l’analisi biomedica, la fisiologia cellulare, la scienza alimentare e ambientale, il recupero di metalli preziosi e il trattamento delle acque di scarico, ma difficili da rilavare. Si progetteranno anche unità che sfruttano interazioni supramolecolari per controllare il corso di reazioni chimiche (velocità, efficienza, regio/stereochimica dei prodotti). b) Elaborare e immagazzinare informazioni: sistemi chimici multicomponente in grado di eseguire funzioni logiche combinatorie o sequenziali. Queste unità imiteranno gli organismi viventi, in cui l’informazione è trasportata, elaborata e immagazzinata mediante ioni e molecole. c) Movimenti meccanici: macchine molecolari basate su rotassani, catenani e specie correlate, caratterizzate da migliori prestazioni in termini di controllo del movimento (velocità, direzione, efficienza, reversibilità, monitoraggio). Matrici autoassemblate e gel basati su legame idrogeno o alogeno, polimeri polialogenati e membrane liposomiali saranno utilizzati come elementi strutturali in cui incorporare unità funzionali, o come matrici per supportare/organizzare le unità. Integrando queste unità potremo ottenere: - Macchine molecolari azionate da funzioni sensoristiche o logiche, alimentate da un processo catalitico in maniera autonoma o dalla luce, che usano i moti intercomponente per svolgere una funzione (Obiettivo 1); - Materiali nanostrutturati con proprietà chimiche, meccaniche e optoelettroniche ad hoc, che possono cambiare in risposta a predeterminati stimoli (Obiettivo 2). Oltre ad un evidente avanzamento per la scienza di base, ci aspettiamo un impatto a corto-medio termine su chimica sintetica e catalisi, materiali per l’optoelettronica, scienze (bio)analitiche e controllo ambientale. A lungo termine si possono prevedere effetti positive 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.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
