Responsabile Scientifico: Prof. N. Manfredi
Ubicazione: Locale 2036b, Piano 2, Edificio U5

Il laboratorio ORACLE, dedicato alla sintesi di molecole organiche, si trova al secondo piano dell’edificio U5, stanza 2036b. Qui si progettano e analizzano materiali molecolari fotocromici innovativi per celle fotovoltaiche di nuova generazione e materiali organici conduttivi destinati a sensori biomedicali funzionalizzati per la crescita cellulare. Parallelamente a queste attività si sviluppano molecole organiche destinate alla fotoproduzione di combustibili solari, sfruttando fonti rinnovabili e abbondanti quali luce solare, acqua, anidride carbonica e valorizzando inquinanti come reagenti sacrificali per la generazione di idrogeno foto(elettro)catalitica. ORACLE collabora strettamente con il laboratorio MIB-SOLAR (edificio U5, piano terra), dove vengono realizzati e analizzati dispositivi solari basati sui materiali sintetizzati, e con laboratori specializzati nella caratterizzazione chimica (NMR, spettroscopia di assorbimento ed emissione, microscopia avanzata, spettrometria di massa, HPLC, ecc.). ORACLE è completamente attrezzato per la sintesi di molecole organiche di diversa tipologia, che vengono poi analizzate con diverse tecniche di caratterizzazione.

Lo sviluppo di materiali organici conduttivi e fotoattivi è essenziale per avanzare nel campo dell’energia sostenibile. Nelle celle solari, questi materiali permettono la realizzazione di dispositivi flessibili, leggeri e adattabili, ideali per l’integrazione con elettronica portatile e tecnologie IoT, rendendo possibile l’alimentazione autonoma di sensori e dispositivi smart. Nei biosensori, garantiscono elevata sensibilità e biocompatibilità per il monitoraggio medico avanzato. In fotocatalisi, permettono la produzione di combustibili solari, come idrogeno e metano, sfruttando fonti rinnovabili come luce solare, acqua e CO₂. La loro sintesi e caratterizzazione aprono nuove prospettive per tecnologie energetiche pulite, contribuendo alla transizione verso un futuro più sostenibile e riducendo la dipendenza dai combustibili fossili.

Le principali attività di ricerca svolte nel gruppo riguardano la progettazione di materiali molecolari in grado di esprimere proprietà conduttive. L’interesse è principalmente rivolto allo sviluppo di materiali molecolari cercando di mantenere le procedure sintetiche semplici e puntando nella direzione di ridurre l’impatto ambientale della sintesi riducendo l’uso di materiali di partenza (solventi e reagenti) particolarmente inquinanti e riducendo gli step sintetici. L’approccio molecolare permette un controllo elevato sulla purezza e sulle proprietà dei materiali stessi. Inoltre, andando a modificare la funzionalizzazione di questi materiali molecolari è possibile modificarne le caratteristiche e permettere differenti interazioni superficiali con ambienti organici o acquosi permettendone l’utilizzo in differenti dispositivi: celle solari a stato solido o biosensori.

Nel campo dei materiali fotoattivi vengono sviluppati materiali molecolari organici in grado di interagire con la luce. La classe di materiali fotoattivi sviluppati principalmente sono i coloranti fotocromici che vengono utilizzati per speciali celle solari sensibilizzate a colorante da applicare come smart-windows o smart-glasses. In questa applicazione la scelta del colore nelle due forme è particolarmente delicata e impone un importante studio a livello di design molecolare. Questi materiali possono anche agire da fotosensibilizzatori in processi foto(elettro)catalitici per la produzione di combustibili solari da acque reflue.

Prof. Norberto Manfredi

ORACLE Lab – Edificio U5, Piano 2, locale 2036b
Laboratorio MIBSOLAR – Edificio U5, Piano Terra, locale T057-T067

• Laboratori di sintesi e caratterizzazione organica completamente attrezzati.
• Laboratori in camera bianca (MIB-SOLAR e FLEXILAB) per la preparazione e caratterizzazione di dispositivi fotocatalitici e fotoelettrochimici per la fotosintesi artificiale e il fotovoltaico.

A conferma della forte propensione alla proiezione internazionale delle proprie attività di ricerca, il Dipartimento ha stipulato una serie di accordi per la realizzazione di laboratori congiunti con altre realtà straniere o aziende italiane, in cui ricercatori del Dipartimento e ricercatori stranieri o dei reparti R&D delle imprese mettono in comune, oltre alle proprie capacità, le proprie strutture di ricerca con caratteristiche nuove rispetto ai due istituti proponenti.

Il Dipartimento ha costituito il Laboratorio congiunto QUCAT (Quantum Nanostructure Photo-Catalysis) con la South China Normal University (SCNU) di Guanzhou (China) per lo studio di materiali avanzati, attraverso il laboratorio dipartimentale per la fabbricazione e lo studio di nanostrutture quantistiche a semiconduttore (EpiLab).

L’impegno dell’Università nel campo della ricerca e dell’innovazione, in particolare in settori quali le biotecnologie e le tecnologie industriali, compie un ulteriore passo in avanti interfacciandosi in maniera diretta con il mondo delle imprese per promuovere una maggiore integrazione delle competenze di provenienza industriale e universitaria al fine di conseguire risultati di elevata qualità. In questo contesto ha avuto origine la convenzione quadro tra l’Ateneo e l’azienda leader internazionale nello sviluppo e produzione di prodotti per la cosmetica, Intercos S.p.A. (https://www.intercos.com/),  avviando una collaborazione duratura, non limitata ad un unico progetto ma aperta a possibili sviluppi anche nella didattica. Si tratta di un investimento in un’ottica lungimirante, con l’obiettivo di realizzare un progetto che in questo settore non ha precedenti a livello accademico e industriale. La concentrazione di risorse umane e tecnologiche, resa possibile da un ambiente condiviso e dalla disponibilità di strumenti d’avanguardia, offre la possibilità di puntare ad ottenere risultati scientifici eccellenti e competitivi a livello nazionale e internazionale. Gli indirizzi generali di sviluppo delle attività, l’analisi e la definizione dei progetti operativi sono affidati ad un Comitato Tecnico Scientifico di cui fanno parte, in maniera paritetica, rappresentanti dell’Università e di Intercos.