Sistemi fotoluminescenti nanostrutturati

Il presente programma di ricerca prevede la sintesi e la caratterizzazione chimico fisica di nanostrutture fotoluminescenti confinate in sistemi microeterogenei (soluzioni di micelle inverse e cristali liquidi) capaci di assorbire la radiazione elettromagnetica nel visibile e rimetterla con intensità e lunghezza d’onda variabile e controllabile. Molteplici le potenziali ricadute applicative, tra cui quelle nel campo dei dispositivi optoelettronici (LED, sensori, dispositivi di lettura e scrittura su disco). Il programma è articolato nei seguenti stadi: 1) una ricerca delle condizioni ottimali per la formazione di sistemi stabili sia dal punto di vista termodinamico sia da quello chimico. In questa fase verranno selezionati i sistemi più promettenti e sarà di grande utilità la notevole esperienza acquisita in questi ultimi anni nella preparazione di sistemi microeterogenei contenenti nanostrutture complesse. 2) uno studio delle proprietà fisiche, chimiche, spettroscopiche e fotofisiche dei sistemi di maggiore di interesse. Lo studio sarà integrato da misure strutturali al fine di definire la composizione microscopica e l'organizzazione locale dei sistemi in esame. 3)lo sviluppo di opportuni modelli teorici in grado di razionalizzare la complessa fenomenologia osservata. 4) in collaborazione con altri gruppi di ricerca, verranno avviate sperimentazioni con lo scopo di testare la possibilità di realizzare, mediante deposizione di film sottili, dispositivi fotoluminescenti per applicazioni optoelettroniche. In maggiore dettaglio, il presente programma prevede: i) solubilizzazione di alcune basi eteroaromatiche (azaeliceni e tioeliceni e di loro complessi con ioni di metalli di transizione) in micelle inverse di AOT e di altri tensioattivi derivati dall'AOT per sostituzione del controione con ioni di metalli di transizione e lantanidi(cobalto, rame, itterbio, erbio, gadolinio); ii)caratterizzazione delle nanostrutture ottenute sia in soluzione di micelle inverse sia in cristalli liquidi ottenuti per semplice evaporazione dei componenti volatili; iii) deposizione del materiale così ottenuto su superfici e loro ulteriore caratterizzazione. La caratterizzazione dei sistemi sarà effettuata utilizzando numerose tecniche sperimentali (SAXS, microscopia elettronica, FT-IR, Uv-vis-NIR, NMR, fluorescenza).

Gli obiettivi del presente programma di ricerche sono: -Preparazione di un numero ragionevole di sistemi nanostrutturati fotoluminescenti e loro attenta caratterizzazione strutturale. Si utilizzeranno differenti basi eteroaromatiche e diversi ioni di metalli di transizione e lantanidi. La caratterizzazione verrà eseguita sia a livello molecolare, sia su scala nanometrica. -Razionalizzazione dei processi molecolari coinvolti nell'intrappolamento delle basi eteroaromatiche e di loro complessi con metalli di transizione e correlazione proprietà/struttura. -Selezione dei sistemi con le migliori proprietà fotofisiche e determinazione delle possibili correlazioni tra struttura locale e proprietà osservate. -Esecuzione di prove di deposizione su superficie opportune dei sistemi selezionati. Si indagheranno nel dettaglio le condizioni e le metodologie migliori per l’ottenimento di ricoprimenti superficiali ottimali. Le proprietà superficiali ed ottiche dei materiali così ottenuti verranno analizzate, con particolare enfasi alla morfologia dello strato superficiale e alle proprietà di assorbimento ed emissione della luce. Lo svolgimento del progetto di ricerca presentato richiede l'utilizzo di numero tecniche sperimentali attraverso le quali sarà possibile pervenire ad una descrizione molecolare dettagliata dei sistemi esaminati. In dettaglio, dimensione, forma e polidispersione delle nanostrutture confinate sarano ottenute mediante tecniche di scattering SAXS e di diffrazione (WAXS). Ulteriori informazioni strutturali e fotofisiche mediante misure spettroscopiche (FT-IR, Uv-vis-NIR, NMR, fluorescenza comprendente anche la determinazione di tempi di decadimento radiativi). L'analisi dei dati sarà effettuata sviluppando l'opportuno software nei propri laboratori.