Chemosensori per cationi ed anioni

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Descrizione argomenti:

1) chemosensori per cationi ed anioni

 

Lo studio che proponiamo ha come obiettivo la progettazione e lo sviluppo di sensori chimici, sia fluorescenti che cromogenici, in grado di rivelare selettivamente ioni metallici ed anioni che sono di interesse in campo biologico ed ambientale. I chemosensori per cationi e anioni sono sistemi molecolari capaci di legare substrati ionici o molecolari (analiti) in maniera altamente selettiva. Essi servono a produrre una variazione misurabile di un segnale (generalmente luminoso) come risposta a piccole variazioni di concentrazioni di analita. I metodi analitici tradizionali per la determinazione dei cationi e anioni sono spesso costosi, richiedono grandi quantità di campione e non permettono monitoraggi continui. I chemosensori permettono invece la determinazione dell’analita in modo facile e veloce, sensibilità elevata e in alcuni casi misure in vivo. Il presente lavoro di ricerca è quindi finalizzato al miglioramento delle proprietà (selettività e sensibilità) di sensori cromogenici e/o fluorescenti adatti alla rivelazione di ioni di metalli pesanti e anioni di tipo inorganico e bioorganico. I sistemi che sono oggetto di indagine sono costituiti da un fluoroforo e da un recettore, collegati da un eventuale spaziatore in grado di determinare il meccanismo di funzionamento dei sensori.

 

2) processi di fotocatalisi con TiO2

 

I processi ossidativi fotocatalizzati in fase eterogenea da semiconduttori, quali TiO2, rivestono un significativo interesse sia nella ricerca di base che applicata, in quanto possono essere utilizzati nella decontaminazione di reflui acquosi e di effluenti gassosi e nella realizzazione di reazioni organiche a basso impatto ambientale. Lo studio svolto in questo ambito riguarda i meccanismi e le applicazioni della fotoossidazione di substrati organici sensibilizzata da TiO2. È attuale oggetto di studio la valutazione delle condizioni più opportune per aumentare l’efficienza del processo fotoossidativo in acqua, utilizzando come substrati probe polifenoli e operando in presenza di nanostrutture anfifiliche di tipo anionico, cationico e zwitterionico.

 

Sescrizione attività:

 

Il lavoro di ricerca consiste in: 1) sintesi di nuovi sensori molecolari complessi costituiti da un gruppo fluoroforico e da un recettore di diversa natura capace di interagire selettivamente con specie cariche; 2) indagine delle proprietà degli stati fondamentali ed eccitati del sensore mediante misure stazionarie in assorbimento ed emissione; 3) studio dei meccanismi di riconoscimento specifico di cationi e anioni attraverso tecniche di indagine avanzate con risoluzione temporale al nano e al femtosecondo; 4) utilizzo dei sensori prodotti nel monitoraggio degli ioni presenti in colture cellulari mediante tecniche di microscopia confocale a fluorescenza.

Con il TiO2 Il programma si articola nei seguenti argomenti di ricerca: 1) studio del meccanismo di fotoossidazione di substrati organici in fase acquosa in presenza di TiO2, in assenza ed in presenza di tensioattivi; 2) preparazione di polveri di TiO2 nanostrutturato e valutazione della loro efficienza fotocatalitica; 3) studio dell'efficienza di materiali fotocatalitici, contenenti TiO2 supportato o mescolato con essi, per il disinquinamento in fase liquida e gassosa.

Strumentazioni utilizzate: spettroscopia 1H-NMR e 13C-NMR, FTIR, tecniche cromatografiche per la sintesi e la determinazione strutturale; spettroscopia UV-Visibile e spettrofluorimetria per lo studio dei campioni in soluzione; conteggio del fotone singolo e fotolisi a lampo laser con risoluzione al nanosecondo ed al femtosecondo per l’indagine meccanicistica; calcoli quantomeccanici per l’indagine teorica delle proprietà elettroniche dei composti investigati.

 

Relatori:

Tiziana Del Giacco, Raimondo Germani, Cesare Rol, Giovanni Vittorio Sebastiani