Superfici ed Interfasi Nanostrutturate. Materiali ad alto sviluppo superficiale: sintesi, caratterizzazione e modeling

Gli obiettivi del CR Superfici ed Interfasi Nanostrutturate

Nell'ambito delle attività del Centro di Eccellenza NIS (Superfici ed interfasi nanostrutturate) nato nel 2004, ricostituitosi come Centro Interdipartimentale nel 2013 (secondo le nuove norme dettate dallo Statuto dell’Ateneo di Torino), si evidenzia la larga esperienza raggiunta per quanto concerne tutti gli aspetti inerenti ai materiali nanostrutturati, con particolare riferimento ai problemi relativi alle superfici ed alle interfacce. Tali temi sono sono presi in considerazione e sviluppati grazie alla sinergica collaborazione fra fisici, chimici e biologi.

La sintesi dei materiali nanostrutturati (nanotecnologia) richiede l'uso di tecniche fisiche e chimiche che permettono la manipolazione della materia atomo per atomo o cluster per cluster. Solo in questo modo si può infatti ottenere un sufficiente controllo delle dimensioni delle particelle che costituiscono il materiale, della loro forma e della loro nanostrutturazione superficiale.
A causa dell'elevato rapporto tra numero di atomi di superficie ed atomi di volume tipico dei materiali nanostrutturatti, i fenomeni fisici e chimici all'interfaccia tra le particelle o i domini che costituiscono il materiale stesso (effetti sterici, di legame chimico, di stress, di curvatura, o dovuti ad impurezze a livello atomico o più generalmente di dimensioni nanometriche) e tra il materiale e l'ambiente liquido e/o gassoso circostante (interazioni di Van der Waals, formazioni di legami chimici, effetti elettrici e fotochimici) giocano necessariamente un ruolo fondamentale nella determinazione delle proprietà finali. Su questa base un programma di ricerca centrato su progettazione e preparazione, nanostrutturazione, caratterizzazione delle proprietà chimico fisiche e modellizzazione delle superfici ed interfasi (solido-solido, solido-liquido, solido-gas e biointerfasi) in materiali ad elevato sviluppo superficiale sarà l'asse portante delle attività del NIS e costituirà il grembo a partire da cui si svilupperà il Centro di Riferimento del Consorzio INSTM.

Il NIS ha promosso e promuove l’interdisciplinarità, non solo tra i dipartimenti dell’Università di Torino. La necessità di una struttura di sostegno alla ricerca interdisciplinare è stata riconosciuta come uno degli scopi principali del centro all’atto della sua revisione organizzativa nel 2013 ed è particolarmente attuale nella situazione contingente attuale, caratterizzata a livello nazionale da un irrigidimento normativo di senso contrario e da organizzazioni dipartimentali che non stimolano a sufficienza l’interdisciplinarità.

Fin dalla sua costituzione, il Centro di Riferimento ha lavorato in sinergia con il NIS beneficiando delle risorse stanziate dal Ministero, sia in termini di personale che di strumentazione acquisita. La sinergia fra NIS e Centro di Riferimento permette:

  • un utilizzo più razionale delle complesse strumentazioni sperimentali e di calcolo, già esistenti o da acquisire, necessarie per questo tipo di studi
  • una completa valorizzazione delle singole competenze
  • la messa a disposizione della struttura per attività formative di terzo livello nel campo della fisica, chimica, scienze biologiche e scienza dei materiali
  • attività di divulgazione della ricerca nel settore strategico delle nanotecnologie presso scuole ed aziende
  • valutazione della trasferibilità delle conoscenze scaturite da studi di ricerca di base a processi industriali e produttivi
  • formazione di laureati per attività di incubazione
  • sviluppo di una attività configurabile come tipica di un centro servizi con grandi strumentazioni, accessibile al mondo industriale nel campo delle metodologie avanzate di indagine dei materiali
  • lo sviluppo di relazioni scientifiche più organiche con gruppi industriali aventi interessi nei settori scientifici sopra menzionati
  • la costituzione di un centro di riferimento per reti europee di ricerca sui materiali

Un elemento oggettivo che accomuna ricercatori di diverse discipline coinvolti in questo tipo di studi consiste nel fatto che i metodi di caratterizzazione strutturale dei materiali e delle diverse interfasi sono spesso comuni alle diverse aree e richiedono notevoli investimenti strumentali che non possono essere affrontati da singoli gruppi di piccole dimensioni.

In questi anni di attività come Centro di Riferimento del Consorzio INSTM, i ricercatori dell’Unità di Torino hanno avuto modo di esprimere un livello di attività scientifica di largo impatto, testimoniato dalla corposa mole di lavori pubblicati su riviste ad alto impact factor. Più in dettaglio livelli di eccellenza sono stati raggiunti da tempo nel settore della nanostrutturazione dei materiali, nei settori delle spettroscopie di superficie (EPR, FTIR, UV-Vis, Raman, XANES EXAFS), nel settore delle molecole e di sistemi fotoattivi, delle interfasi solido-gas ed in quello del modelling applicato allo stato solido ed alle superfici. La rinomanza dei proponenti è testimoniata inoltre dalle loro connessioni con altri gruppi di ricerca sia sul territorio nazionale che all'estero.

Le tematiche di ricerca che verranno sviluppate all'interno del Centro di Riferimento faranno principalmente riferimento alla sintesi, caratterizzazione, modellizzazione e testing di molecole funzionali e materiali ad alto sviluppo superficiale di interesse in campo energetico e per le “green technologies”.

Si sottolinea che alcune delle tematiche di ricerca che vengono proposte per il Centro prendono le mosse da progetti europei i cui fondi sono impiegati per il suo cofinanziamento. Questo fa si che l'attività del centro sia immediatamente e naturalmente inserita in una rete di relazioni e scambi con analoghe strutture di altri paesi comunitari. Attività di servizio:

  • contratti di ricerca con singole aziende
  • scouting tecnologico e studi di fattibilità
  • partecipazione a bandi competitivi di ricerca applicata (v. Poli di Innovazione)
  • analisi e prove
  • progetti strategici propri
  • fattibilità di industrializzazione di risultati di ricerche di base
  • progetti che coinvolgano più aziende, per lo sviluppo di materiali e tecnologie di interesse comune
  • sviluppo di tecnologie trasversali a più settori industriali
  • sviluppo di competenze su materiali avanzati (Scuola di Ricerca Industriale)

Il Coordinatore e le UdR coinvolte


Cosa può offrire il CR Superfici ed Interfasi Nanostrutturate all'industria


La dotazione strumentale del CR Superfici ed Interfasi Nanostrutturate

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