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Parte rilevante dell’attività di ricerca si focalizza sull’ottimizzazione di processi innovativi di sintesi via "chimica umida" attraverso tre approcci generali:

  1. idrotermale
  2. miniemulsione
  3. nucleazione e crescita da soluzione

Un primo approccio è basato sulla combinazione di trattamenti idrotermali con la coprecipitazione di ossalati. Questo approccio è stato utilizzato per produrre nanomateriali con interessanti proprietà magnetiche, in particolare ferriti e manganiti, con dimensioni medie dei cristalliti comprese tra i 5 e i 50 nm.



Tale approccio è stato anche adattato alla sintesi di ossidi e solfuri di zinco drogati con metalli di transizione o lantanidi. Le nanostrutture di ZnO hanno mostrato una discreta attività fotocatalitica nella degradazione di inquinanti organici ed eccellenti proprietà come sensori di H2S.
Una seconda parte della linea di ricerca si focalizza sullo studio dei processi di nucleazione e crescita di nanostrutture sintetizzate con metodi colloidali.
Ad esempio, si è investigata l’influenza di diversi solventi sulla formazione di ZnO o CuS nanocristallini in sospensioni colloidali. In particolare, la viscosità del solvente e la sua costante dielettrica influiscono fortemente sulla crescita e morfologia finale. Gli stessi materiali sono anche stati preparati in condizioni non-standard, ovvero sfruttando miniemulsioni inverse. Grazie alle loro caratteristiche, infatti, le miniemulsioni sono perfettamente adatte a ottenere nanoparticelle monodisperse, con un buon controllo sia sulle dimensioni che sulla morfologia delle stesse. In queste particolari emulsioni, i processi di nucleazione e crescita dei nanosistemi sono confinati all’interno delle goccioline, e ciò influenza grandemente tali processi, per esempio permettendo la formazione a temperatura ambiente di strutture cristalline che in massivo si ottengono a temperature più elevate.

Con tale approccio è inoltre possibile introdurre con facilità ioni droganti con proprietà luminescenti all’interno delle nanostrutture inorganiche. Nel caso di matrici biocompatibili, sistemi con proprietà luminescenti possono essere pensati come sonde nanostrutturate per applicazioni nel bioimaging ottico.
In questi casi, però, è necessario ingegnerizzare la superficie delle nanoparticelle in modo da massimizzare la dispersibilità in ambiente fisiologico e la biocompatibilità. A tal fine, parte dell’attività di ricerca si focalizza sullo studio delle proprietà chimico-fisiche di superficie del solfuro di zinco, un sistema ampiamente usato ma del quale non sono presenti in letteratura protocolli di funzionalizzazione, al contrario di quanto avviene per gli ossidi. Per questo studio viene usato un approccio combinato sperimentale-teorico. Il “modeling” teorico punta ad ottenere informazioni dettagliate sulla struttura e reattività superficiale, al fine di chiarire i meccanismi di chemisorbimento superficiali.

  • KEYWORDS:
    colloidi sintesi idrotermale miniemulsioni chimica umida cristallizzazione ingegnerizzazione superficiale

  • PUBBLICAZIONI RECENTI:
    • S. Diodati, P. Dolcet, M. Casarin and S. Gross
      Pursuing the Crystallization of Mono- and Polymetallic Nanosized Crystalline Inorganic Compounds by Low-Temperature Wet-Chemistry and Colloidal Routes
      Chem. Rev, 2015, 115, 11449–11502
    • G. Morgese, V. Causin, M. Maggini, S. Corrà, S. Gross and E. M. Benetti
      Ultra-stable Suspensions of Polyoxazoline-Functionalized ZnO Single Nanocrystals
      Chem. Mater., 2015, 27, 2957-2964
    • P. Dolcet, S. Diodati, M. Casarin and S. Gross
      Very low temperature wet-chemistry colloidal routes for mono- and polymetallic nanosized crystalline inorganic compounds
      J. Sol-Gel Sci. Technol., 2015, 73, 591-604
    • P. Dolcet, A. Mambrini, M. Pedroni, A. Speghini, S. Gialanella, M. Casarin and S. Gross
      Room temperature crystallization of highly luminescent lanthanide-doped CaF2 in nanosized droplets: first example of the synthesis of metal halogenide in miniemulsion with effective doping and size control
      RSC Advances, 2015, 5, 16302-16310
    • 5. S. Diodati, L. Pandolfo, S. Gialanella, A. Caneschi and S. Gross
      Green and low temperature synthesis of nanocrystalline transition metal ferrites by simple wet chemistry routes
      Nano Res., 2014, 7, 1027-1042