Descrizione del progetto
Insolite interazioni luce-materia migliorano il controllo sulla cristallizzazione
I cristalli possono contenere componenti di ogni genere: quelli ionici generano cristalli di sale, quelli molecolari cristalli di zucchero e, naturalmente, tutte le tipologie di atomi, molecole e persino peptidi. Inoltre, molti altri sono cristallizzati nei laboratori di tutto il mondo. Il controllo dell’evento di nucleazione che avvia il processo di cristallizzazione e crea un piccolo nucleo su cui cresce il cristallo è fondamentale per raggiungere il risultato. Il progetto CONTROL, finanziato dall’UE, svilupperà i fondamenti sperimentali e teorici allo scopo di sfruttare le pinzette ottiche e altre interazioni insolite luce-materia per un controllo senza precedenti sui cristalli formati. La commercializzazione della nuova piattaforma fa parte del piano per dare il via a un nuovo periodo di innovazione supportato dalla cristallizzazione controllata.
Obiettivo
The CONTROL programme I propose here is a five-year programme of frontier research to develop a novel platform for the manipulation of phase transitions, crystal nucleation, and polymorph control based on a novel optical-tweezing technique and plasmonics. About 20 years ago, it was shown that lasers can nucleate crystals in super-saturated solution and might even be able to select the polymorph that crystallises. However, no theoretical model was found explaining the results and little progress was made.
In a recent publication (Nat. Chem. 10, 506 (2018)), we showed that laser-induced nucleation can be understood in terms of the harnessing of concentration fluctuations near a liquid–liquid critical point using optical tweezing. This breakthrough opens the way to a research programme with risky, ambitious, and ground-breaking long-term aims: full control over crystal nucleation including chirality and polymorphism.
New optical and microscopic techniques will be developed to allow laser manipulation on a massively parallel scale and chiral nucleation using twisted light. Systematically characterising and manipulating the phase behaviour of mixtures, will allow the use of the optical-tweezing effect to effectively control the crystallisation of small molecules, peptides, proteins, and polymers. Exploiting nanostructures will allow parallelisation on a vast scale and fine control over chirality and polymorph selection through plasmonic tweezing. Even partial success in the five years of the programme will lead to fundamental new insights and technological breakthroughs. These breakthroughs will be exploited for future commercial applications towards the end of the project.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
G12 8QQ Glasgow
Regno Unito