Film molecolari lateralmente ordinati supportati da solidi

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

Lo studio e il controllo dell'organizzazione di film molecolari supportati da solidi é un settore di ricerca di grande interesse sia fondamentale sia tecnologico. Nel campo delle nanoscienze e nanotenologie, in particolare, alcuni gruppi stanno lavorando per realizzare film molecolari di spessore nanoscopico ordinati lateralmente. Si sono preparati monostrati molecolari patternati combinando due approcci differenti: bottom-up (autoorganizzazione delle molecole) e top-down (miniaturizzazione). Questo progetto si propone di realizzare monostrati molecolari lateralmente ordinati unicamente attraverso l’approccio bottom-up e in particolare sfruttando l’auto-organizzazione delle molecole indotta da processi fuori dall’equilibrio termodinamico. Per fare ciò si vogliono sfruttare fenomeni di instabilità o di oscillazione che si instaurano al fronte di propagazione di film Langmuir-Blodgett durante il loro trasferimento su un substrato solido. Studi simili verranno effettuati anche attraverso la tecnica dello spin-coating. Gli esperimenti verranno condotti variando le condizioni sperimentali di trasferimento quali velocità, pressione del film, temperatura così come la natura dei sistemi molecolari e substrati solidi.
Fra i sistemi molecolari il progetto si propone di investigare sistemi anfifilici di natura differente quali fosfolipidi e flavonoidi derivatizzati così come sistemi di molecole coniugate, mentre come substrati verranno utilizzati principalmente mica, silicio e ossido di silicio. Questi ultimi costituiscono dei substrati ottimali per gli esperimenti di deposizione grazie alle loro caratteristiche di rugosità (inferiore ad 1 Angstrom) e di bagnabilità (alta idrofilicità).
L’utilizzo di sistemi molecolari di struttura differente sarà inteso alla correlazione dei fenomeni di auto-organizzazione con i parametri strutturali delle molecole.
La struttura nanoscopica dei film ottenuti sarà investigata attraverso l’utilizzo della Microscopia a Scansione di Sonda (SPM).
Verranno utilizzate anche tecniche spettroscopiche di superficie quali la Spettroscopia di Fotoelettroni a Raggi X (XPS) per studiare la struttura chimica elementale e molecolare dei film.
Unitamente ai risvolti sperimentali il progetto si propone di sviluppare modelli interpretativi di termodinamica fuori dall’equilibrio. L’approccio teorico sarà basato sull’accoppiamento fra le fluttuazioni di concentrazione dei surfattanti e le fluttuazioni di spessore del fluido in prossimità del suo fronte di propagazione. Su questa base si prevede di poter determinare le correlazioni fra la struttura morfologica dei film molecolari e i parametri dinamici quali velocità, concentrazione, viscosità, coefficienti di diffusione ecc..

Layman's description

Questo progetto di ricerca si pone i seguenti obiettivi:

a) Studiare l'organizzazione di film molecolari supportati da solidi in dipendenza delle condizioni sperimentali di deposizione.

b) Depositare su substrati solidi film di spessore molecolare (1-3 nm) attraverso metodologie di preparazione da soluzione.

b) Sfruttare il processo di deposizione per ottenere strutture ordinate lateralmente, con periodicità dell’ordine di centinaia di nanometri.

c) Interpretare le strutture ordinate dei film attraverso modelli di termodinamica fuori dall’equilibrio.

Oltre agli aspetti aspetti di natura fondamentale, tali studi sono rivolti alla realizzazione di processi e tecnologie innovative a basso costo per la realizzazione di superfici molecolari ordinate di potenziale interesse in diversi settori quali sistemi biomimetici patternati, biosensori, dispositivi elettronici ecc..



Metodologie

- Trasferimento dei sistemi molecolari su substrati solidi

Il processo di trasferimento del sistema molecolare sul substrato solido può determinare la struttura, la morfologia, gli stati di aggregazione, così come l’uniformità di spessore del film. I sistemi molecolari che verranno utilizzati sono solubili in solventi organici volatili e di conseguenza possono essere trasferiti sui substrati solidi mediante tecniche da soluzione. Gli esperimenti verranno condotti utilizzando le tecniche di “spin coating” e Langmuir-Blodgett (LB).


- Caratterizzazione strutturale dei film molecolari

I film molecolari supportati da solidi verranno investigati mediante tecniche di indagine di superficie ad alta risoluzione.
Per la caratterizzazione della morfologia dei film su scale nanoscopica verranno essenzialmente utilizzate le microscopie a scansione di sonda, quali la microscopia a forza atomica (AFM).
La caratterizzazione chimica delle superfici molecolari verrà effettuata mediante metodologie spettroscopiche di superficie quali la Spettroscopia di Fotoelettroni a Raggi X (XPS).
Inoltre al fine di determinare alcuni fattori termodinamici come l’energia libera di superficie dei substrati verranno anche effettuate misure di angolo di contatto.
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/06 → …

Fingerprint

Esplora i temi di ricerca toccati da questo progetto. Queste etichette sono generate sulla base dei riconoscimenti/sovvenzioni sottostanti. Insieme formano una fingerprint unica.