STUDI MODELLISTICI DI SISTEMI ORGANIZZATI

Progetto: Research project

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E’ NOTO CHE MOLECOLE ANFIFILICHE E CIOÈ DOTATE DI PORZIONI SOLVOFILICHE E SOLVOFOBICHE, DANNO LUOGO A FENOMENI DI AUTO-ORGANIZZAZIONE CHE CONDUCONO ALLA FORMAZIONE DI AGGREGATI MICELLARI O DI SEPARAZIONE DI FASE RISULTANTI IN STRUTTURE DI VARIA COMPLESSITA’. SOLUZIONI DI QUESTO TIPO TROVANO APPLICAZIONE IN SVARIATI CAMPI INDUSTRIALI COME LA SINTESI DI MATERIALI NANOCOMPOSITI E SONO ANCHE UTILIZZATE COME MICROREATTORI PER LA SINTESI DI NANOPARTICELLE METALLICHE. QUESTO METODO DI SINTESI RISULTA PARTICOLARMENTE EFFICACE A CAUSA DEL RIGOROSO CONTROLLO DIMENSIONALE CHE CONSENTE DI OTTENERE NANOMATERIALI CON PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE OMOGENEE. LE SPECIFICHE PROPRIETÀ STRUTTURALI DI UNA SOLUZIONE POLIMERICA O MICELLARE DIPENDONO DALL’ARCHITETTURA DELLE MOLECOLE DI TENSIOATTIVO UTILIZZATO ED E’ QUINDI IMPORTANTE INVESTIGARE LE CORRELAZIONI ESISTENTI FRA STRUTTURA MOLECOLARE E PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEGLI AGGREGATI. CIÒ E’ UTILE PER OTTENERE UNA DETTAGLIATA DESCRIZIONE MICROSCOPICA DEL FENOMENO DI AGGREGAZIONE. LE MODELLIZZAZIONI AL CALCOLATORE SVOLGONO UN RUOLO FONDAMENTALE PERCHÉ È POSSIBILE DEFINIRE CON PRECISIONE IL SISTEMA IN ESAME E CONSIDERARE SOLO I PARAMETRI STRUTTURALI DI INTERESSE. SISTEMI COMPLESSI COME QUELLI APPENA DESCRITTI, COMUNQUE, SONO PARTICOLARMENTE ARDUI DA TRATTARE DAL PUNTO DI VISTA TEORICO PER LA NATURA STESSA DEI POTENZIALI INTERMOLECOLARI E PERCHÉ I FENOMENI IN ESAME AVVENGONO SU SCALE DI TEMPI BEN AL DI FUORI DELLA PORTATA DELLE TECNICHE COMPUTAZIONALI TRADIZIONALI (PER ESEMPIO LA DINAMICA MOLECOLARE). E’ STATO PERÒ DIMOSTRATO CHE LE SIMULAZIONI MONTE CARLO SONO IN GRADO DI CAMPIONARE EFFICACEMENTE LO SPAZIO DELLE FASI PER SISTEMI COSTITUITI DA SEMPLICI MODELLI DI TENSIOATTIVI O POLIMERI. TALE APPROCCIO DIVENTA ANCORA PIÙ EFFICACE QUANDO VENGONO UTILIZZATE ANCHE TECNICHE DI SCALAMENTO A ISTOGRAMMI CHE RIDUCONO NOTEVOLMENTE IL NUMERO DI SIMULAZIONI NECESSARIE. IN QUESTO PROGETTO VENGONO EFFETTUATE SIMULAZIONI MONTE CARLO DI SISTEMI BINARI SOLVENTE–TENSIOATTIVO E TERNARI SOLVENTE–TENSIOATTIVO–IDROCARBURO/POLIMERO ALLO SCOPO DI INVESTIGARE L’EFFETTO DI CAMBIAMENTI NELL’ARCHITETTURA MOLECOLARE SULLA STRUTTURA E PROPRIETÀ DEGLI AGGREGATI. LE SIMULAZIONI SONO EFFETTUATE NELL’INSIEME STATISTICO GRAN CANONICO PERCHÉ COSI’ SI HA DIRETTO ACCESSO ALL’ENERGIA LIBERA DEL SISTEMA E, QUINDI, ALLE FUNZIONI TERMODINAMICHE. ALLO SCOPO DI VERIFICARE LE CONDIZIONI CHE CONDUCONO ALLA FORMAZIONE DI AGGREGATI MICELLARI O A FENOMENI DI SEPARAZIONE DI FASE, SI VARIA SISTEMATICAMENTE LA LUNGHEZZA DELLE PORZIONI SOLVOFOBICHE E SOLVOFILICHE DI TENSIOATTIVI E POLIMERI–MODELLO. PER QUEI SISTEMI CHE FORMANO AGGREGATI MICELLARI SONO STUDIATE FORMA E DIMENSIONI DEGLI AGGREGATI OTTENUTI CHE SONO MESSE IN RELAZIONE ALL’ARCHITETTURA MOLECOLARE. CIÒ DOVREBBE CONSENTIRE DI OTTIMIZZARE L’ARCHITETTURA IN RAPPORTO ALLE CARATTERISTICHE DEI MICROAMBIENTI DI REAZIONE CHE SI INTENDE OTTENERE E SUGGERIRE NUOVE VIE SINTETICHE PER LA PREPARAZIONE DI SISTEMI REALI.

Layman's description

Il modello ed i metodi computazionali sopra descritti saranno utilizzati per verificare le condizioni che portano a fenomeni di micellizzazione e/o a separazione di fase macroscopica, di sistemi selezionati binari tensioattivo o polimero/solvente e ternari tensioattivo/solvente/olio o polimero/solvente/POSS. L’obiettivo principale, nei sistemi binari, sarà quello di estendere gli studi precedenti variando in maniera sistematica l’architettura ed investigando gli effetti di questi cambiamenti sulle proprietà di fase del tensioattivo e sulla dimensione e forma degli aggregati. Un aspetto particolare a cui intendiamo rivolgere la nostra attenzione, riguarda lo studio dell’effetto di variazioni del grado di flessibilità della catena di un tensioattivo di una certa architettura sulla sue proprietà. Per il raggiungimento di tale obiettivo, è stato introdotto nella valutazione dell’energia configurazionale un termine che dipende, attraverso un parametro variabile, dall’angolo formato da tre siti adiacenti della catena. In questo modo, regolando opportunamente il parametro, si può modificare il grado di flessibilità della catena e cioè la sua capacità di ripiegarsi. Base di partenza per uno studio sistematico su tensioattivi dotati di gradi di flessibilità diversi, è stato uno studio sul tensiattivo modello H4T4. Nel secondo anno di attività si intende estendere lo studio ad altre architetture. E’ nostra intenzione, inoltre, studiare il comportamento di copolimeri a blocchi del tipo (HxTy)n. In particolare, intendiamo investigare l’effetto della distribuzione di siti diversi all’interno della catena sulle proprietà di aggregazione. Poiché è stato suggerito l’uso di questi composti come possibili sostituti dei tensioattivi convenzionali in diverse applicazioni e dal momento che sono potenzialmente importanti dal punto di vista applicativo, dovrebbe risultare interessante determinare cambiamenti nella struttura e nella forma prodotti da caratteristiche geometriche interne. Si intende, inoltre, studiare sistemi ternari del tipo tensioattivo A/tensioattivo B/solvente e tensioattivo/solvente/olio con l’obiettivo di determinare le condizioni di formazione e la struttura di micelle miste formate dalla simultanea presenza di entrambi i tensioattivi nello stesso aggregato e di determinare diagrammi di fase ternari tensioattivo/solvente/olio. Ciò sarà fatto mediante variazioni sistematiche nella geometria del tensioattivo e delle catene idrocarburi identificando, di conseguenza, le migliori condizioni per la solubilizzazione di un certo soluto. Queste osservazioni rivestono particolare importanza in quelle applicazioni come Surfactant Enhanced Acquatic Remediation (SEAR), in cui è necessario solubilizzare sostanze organiche. Le tecniche di simulazione fin qui descritte forniscono informazioni, strutturali e termodinamiche, che sono correlate alle proprietà massive dei sistemi in esame, siano essi binari o a più componenti.
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …

Fingerprint

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