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Self-Assembly in Confined Space

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Un approccio dal basso verso l'alto alla nanotecnologia

Gli scienziati finanziati dall'UE si stanno concentrando sulla formazione di building block auto-assemblati per consentire lo sviluppo di materiali con proprietà avanzate.

Tecnologie industriali

L'auto-assemblaggio molecolare è un concetto chiave nella chimica supramolecolare. In particolare, si riferisce a grandi entità di molecole con proprietà interessanti ottenute attraverso l'auto-assemblaggio spontaneo. Questi building block auto-organizzati permettono l'accesso agli oggetti in nanoscala utilizzando un approccio dal basso verso l'alto in un numero molto inferiore di fasi rispetto a una singola molecola di dimensioni simili. Mediante il controllo delle proprietà chimiche e fisiche a diverse scale di lunghezza e direzioni, i sistemi assemblati supramolecolari mostrano nuove funzionalità. Il progetto SACS ("Self-assembly in confined space"), finanziato dall'UE, si concentra sulla formazione di strutture funzionali con proprietà uniche attraverso l'autoassemblaggio in spazi chiusi. Queste strutture hanno geometrie, dimensioni e forme rigidamente controllate. Uno sforzo considerevole viene dedicato alla formazione di piccoli gruppi luminescenti composti da argento o rame e alla loro stabilizzazione in materiali nanoporosi (zeoliti). Oltre alle loro proprietà catalitiche, questi sistemi si sono rivelati efficaci nella conversione della luce ultravioletta in luce visibile, con rese quantiche del 70 %. È stata inoltre tentata la formazione di manganese luminescente e di gruppi di piombo in zeoliti FAU e MER, rispettivamente, con rese quantiche al di sotto del 10 %. Una vasta parte del lavoro del progetto ha riguardato la combinazione di materiali elettrocromici con sistemi porosi e polimeri. I sistemi fotocromici ed elettrocromici traggono vantaggio dall'indurimento del mezzo, acquisendo proprietà luminescenti, elettrocromiche o catalitiche migliorate. La combinazione dei building block con una forte diversità chimica e di dimensioni e forma controllata permette una semplice ottimizzazione delle loro proprietà. Nei cristalli di zeolite che incorporano gruppi luminescenti, il controllo sulle proprietà di luminescenza viene ottenuto sulla scala di una gabbia (1nm), mentre il controllo sull'umidità o sui gas viene ottenuto a livello dei cristalli (molti micrometri). SACS potrebbe permettere una produzione su scala industriale di nanostrutture, spianando la strada a una nuova generazione di strumenti disponibili sul mercato con nuove funzionalità radicali.

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