Descrizione del progetto
I cristalli diventano creativi in piccoli spazi
I sistemi viventi e non viventi su scala nanometrica presentano una varietà di proprietà e comportamenti non visibili negli stessi sistemi su scale più grandi. Tra questi ci sono i cristalli. Studi recenti hanno dimostrato strutture cristalline insolite che emergono dalla precipitazione di cristalli in segregazione, aprendo la porta a processi controllati per applicazioni in campi che vanno dalla scienza dei materiali allo sviluppo di farmaci. Il progetto PolyTEM, finanziato dall’UE, sta combinando due tecniche all’avanguardia per ottenere una migliore gestione dei meccanismi sottostanti attraverso istantanee di cambiamenti strutturali nel tempo insieme ad analisi dinamiche ad alta risoluzione temporale. Concentrandosi su un sistema modello di formazione di carbonato di calcio nelle sacche di grafene, il team sta chiarendo gli insoliti processi di formazione dei cristalli in spazi ristretti.
Obiettivo
Controlling the polymorph (crystal structure) of crystalline materials is of vital importance to both material science and the pharmaceutical industry. Many crystal polymorphs are difficult to access, however, as polymorph is determined by both kinetics and thermodynamics. Recently, it has been observed that precipitation of crystals in confinement often leads to the formation of unusual polymorphs. For example, CaCO3 forms purely as aragonite when it is precipitated in small nano-pores. These observations suggest that confinement could offer a generic route to polymorph control. However, the fundamental mechanisms underlying this confinement effect are poorly understood.
In this project, I will combine in-situ cryogenic transmission electron microscopy (cryoTEM) and liquid phase (LP) TEM to study how confinement effects give rise to polymorph control. In-situ cryoTEM allows detailed structural analysis of “snapshots” of the nucleation process, while LPTEM enables dynamic, time-resolved analysis with millisecond time resolution. Notably, although these two advanced techniques perfectly complement each other, they have never been combined to study one system.
CaCO3 will form the principal focus of the study, and a graphene pocket (GP) will be used as the confinement system as it not only favours aragonite formation, but is also ideally suited to both cryoTEM and LPTEM studies. The study will reveal how CaCO3 nucleate in the GPs and develop into aragonite, and the role of surface chemistry in this polymorph control process will be investigated. The project will then be extended to functional materials (e.g. TiO2) or drug crystals (e.g. Ritonavir), in order to learn how to use confinement to control polymorph by design. The research will allow us to fully understand the formation of aragonite in nano-sized confinements and more fundamentally, will bridge the gap in knowledge about how crystal polymorph in general is controlled in confinement.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019
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MSCA-IF -Coordinatore
LS2 9JT Leeds
Regno Unito