Aree di ricerca
L’attività di ricerca è incentrata sulla sintesi e la caratterizzazione di materiali porosi inorganici per applicazioni tecnologiche innovative:
1. Materiali Mesoporosi come Drug Delivery Systems
Le silici mesoporose si sono dimostrate particolarmente promettenti in settori quali il rilascio e direzionamento di farmaci. I sistemi biologici interagiscono con l'ambiente circostante per mezzo di molecole e strutture multimolecolari che operano su scala nanometrica. Infatti la maggior parte dei meccanismi cellulari di superficie operano a livello nanometrico. Così la creazione ed il controllo della materia in forma di sistemi molecolari e su scala nanometrica attraverso l'integrazione delle scienze chimiche e fisiche con l'ingegneria molecolare rappresenta una promessa concreta per il futuro della medicina e delle terapie. Il volume poroso dei materiali attivati può essere usato per caricare molecole di genere molto differente tra loro. In particolare l'applicazione su molecole biologicamente attive sembra essere molto promettente. Gli enzimi e le proteine, ma anche farmaci anti-infiammatori non steroidei possono essere adsorbiti o ancorati sulla superficie idrossilata o modificata delle silici mesoporose.
Il gruppo di ricerca è attivo nella preparazione di sistemi ibridi multifunzionali capaci di essere riconosciuti dai tessuti tumorali bersaglio (acido folico) e di essere rivelato nei fluidi biologici che essi attraversano (fluoresceina); la capacità di ospitare il farmaco completa lo spettro di funzionalità del sistema.
2. Materiali mesoporosi per applicazioni elettro-ottiche
I materiali mesoporosi si sono dimostrati particolarmente promettenti quali strutture ospitanti di diversi agenti dopanti quali, ad esempio, complessi organometallici di grande interesse nel settore elettro-ottico. La presenza di gruppi organici all’interno del reticolo conferisce, infatti, a questi materiali ibridi interessanti proprietà quali rigidità strutturale, funzionalità ed un modulabile grado di idrofobicità, tutte importanti per numerose applicazioni inclusa la creazione di materiali elettro-ottici avanzati.
Il confinamento di molecole ospiti nella struttura inorganica ospitante gioca, infatti, un ruolo importante nelle proprietà di emissione: se il cromoforo è confinato l’ Emission Quantum Yield risulta maggiore a causa della riduzione dei modi vibrazionali del cromoforo ed inoltre il blue-shift dello spettro di emissione del cromoforo incluso nei canali può essere modulato tramite il suo confinamento nella struttura.
Il gruppo di ricerca è impegnato nello studio di metodologie di preparazione di film di vari tipi di materiali mesoporosi ordinati a base di ossidi inorganici, e.g. silice e titania, incorporanti molecole luminescenti legate mediante legami di varia natura.
3. Deposizione di particelle micro- e meso-porose per la preparazione di materiali ceramici a porosità gerarchica
L’obiettivo è quello di ottenere materiali da utilizzare in processi di separazione in fase liquida e gassosa che presentino minore perdita di carico rispetto ad un sistema riempito con particelle impaccate.
Vengono ottimizzati i metodi di coating di materiali zeolitici, mesoporosi e MOF (Metal Organic Framework) su schiume ceramiche studiando i parametri che governano il processo di cristallizzazione dei materiali porosi (temperatura e tempo di sintesi, pH, grado di miscelazione, diluizione della miscela di reazione, ecc.). L'uniformità, la porosità e la composizione desiderata del materiale depositato sono le principali caratteristiche dei supporti compositi da ottimizzare.
4. Materiali mesoporosi per la cattura di ioni metallici
Particelle di materiali mesoporosi opportunamente funzionalizzate possono essere utilizzate, con importanti ricadute applicative, per la rimozione di ioni metallici sia quali fasi stazionarie in tecniche analitiche di cromatografia liquida, sia come agenti sequestranti in trattamenti di depurazione di comparti idrici inquinati.
L’attività di ricerca prevede la preparazione di materiali mesoporosi funzionalizzati mediante sintesi diretta o tecniche di “post-grafting” con organotrialcossisilani. Vengono studiati sistemi in grado di esibire elevata efficienza di trattenimento e, allo stesso tempo, selettività nei confronti di ioni metallici particolarmente inquinanti o preziosi. Particolare attenzione è rivolta, infine, alla morfologia ed alla dimensione dei prodotti sintetizzati allo scopo di massimizzare l’efficacia del processo.
Aree di ricerca nel campo dei materiali per l'edilizia
1.Sintesi di materiali microporosi zeolitici
Le zeoliti sono dei materiali cristallini alluminosilicati con una ben definita struttura. Le loro proprietà le rendono uniche in trattamenti di separazione, adsorbimento e catalisi.
La ricerca su questi materiali è rivolta essenzialmente all’ ottimizzazione dei processi di sintesi e di post sintesi per esaltarne specifiche proprietà. Infatti variando le condizioni di sintesi come temperatura, composizione dei reagenti, ordine di aggiunta dei reagenti, tempo di trattamento idrotermale è possibile ottenere zeoliti aventi proprietà differenti.
2 Caratterizzazione chimico-fisico e meccanica di conglomerati cementizi innovativi (HPC, SCC, HPSCC, ecc.).
Il calcestruzzo ordinario è il materiale da costruzione più utilizzato nella tecnica moderna, per le buone proprietà fisico-meccaniche che presenta e per il basso costo di realizzazione. Spesso, però, mancano al calcestruzzo prodotto le caratteristiche fondamentali di qualità e di durabilità. Per rispondere a questa esigenza sono stati sviluppati i cosiddetti calcestruzzi innovativi come il calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC high performance concrete), il calcestruzzo autocompattante (SCC self compacting concrete) e calcestruzzi che possiedono entrambe le proprietà dei due appena citati (HPSCC, High performance self compacting concrete).
La ricerca in questo settore è rivolta pertanto allo sviluppo e alla caratterizazione chimica fisico meccanica dei suddetti calcestruzzi innovativi realizzati con diversi materiali fini microporosi
3 Studio di materiali cementizi per l’edilizia a basso impatto ambientale; riutilizzo di diverse tipologie di rifiuti .
Al fine di riusare differenti rifiuti solidi (macerie provenienti da demolizioni, materiale proveniente dallo smaltimento dei pneumatici a fine vita) si valuta il loro impiego nel confezionamento di malte e calcestruzzi. Per ridurre soprattutto il decremento di resistenza del materiale cementizio dovuta alla minore adesione interfacciale che si realizza nella matrice cementizia per la presenza del rifiuto è prevista, nella sperimentazione l’aggiunta di un materiale microporoso zeolitico .
