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Polimeri e gas nanospazi

Silvia Bracco, Piero Sozzani

La preparazione e la caratterizzazione di nuovi materiali nanostrutturati,  che mostrano porosità permanente o includono polimeri in architetture supramolecolari, sono l'obiettivo principale del nostro gruppo di ricerca. Gli sforzi per progettare adatti nanospazi e ottimizzare interfacce estese ha permesso la fabbricazione di materiali contenenti gas e polimeri dotati di proprietà speciali e morfologia desiderata. La relazione struttura-proprietà  è stata fornita da una caratterizzazione accurata di risonanza magnetica nucleare per rotazione all'angolo magico (MAS NMR) e NMR con campione statico. Per questi fini abbiamo a disposizione laboratori di sintesi ed un laboratorio dedicato alla spettroscopia NMR dello stato solido.

PROGETTI DI RICERCA IN CORSO

I presenti argomenti di ricerca riguardano i temi generali di confinamento di molecole e di macromolecole in gallerie e nanocanali di varie dimensioni (0.5 - 4.5 nm). I materiali nanoporosi sono sintetizzati e sfruttati a tale scopo, realizzando assorbimento di gas e polimerizzazione allo stato confinato.

Le matrici comprendono cristalli molecolari (inclusi dipeptidi porosi), strutture mesoporose ibride, polimeri iper-reticolati e polimeri porosi organici. Le matrici, che mostrano estese aree interattive (1000 - 5000 m2/g), formano intime addotti host-guest, realizzando materiali organici straordinariamente robusti e solidi contenenti rotori molecolari, la cui dinamica è regolata dalle specie diffuse al loro interno.

Lo studio di reattività e l'interazione delle specie incluse nei contenitori nanometrici comprende anche repliche morfologiche ottenute per polimerizzazione o trasformazione termica dei polimeri inclusi in polimeri coniugati e in nanofibre di carbonio. I processi di diffusione dei gas nei materiali porosi e la diretta rilevazione di gas diffusi nei solidi è effettuata mediante la tecnica MAS e NMR iperpolarizzato (129Xe, CO2 e metano).

Sozzani

Strumentazione

NMR Bruker Avance con largo diametro di inserimento con magnete superconduttore di 7.05 Tesla dedicato allo stato solido, equipaggiato con amplificatore di alta potenza, 15 kHz velocià di rotazione all'angolo magico con diverse sonde e teste di misura per la registrazione di nuclei in modalità statica. Bruker-600 con crioprobe dell'ultima generazione, equipaggiato anche con sonde HR MAS e MAS 30 kHz. Pompe ad alto vuoto (10-9 torr) e istallazione per spettroscopia dello Xenon iperpolarizzato (laser-excited NMR). DMA, assorbimento di gas automatizzato Micromeritics, DSC, GPC.