Studio di sistemi nanoparticellari con Proprietà funzionali
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- Timoteo Marchesi
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1 Studio di sistemi nanoparticellari con Proprietà funzionali
2 Il Gruppo di Ricerca Borsisti Dr Stefania Bucella Dr Michela Mattiazzi Dr Luca Zamengo Prof Alvise Benedetti Dr Patrizia Canton Prof Stefano Polizzi Prof Pietro Riello Personale tecnico Sig Loris Bertoldo Dr Davide Cristofori Sig Tiziano Finotto
3 I Laboratori Diffrattometri per polveri geometria Bragg-Brentano camere di Kratky per la misura della diffusione a basso angolo (SAXS) TEM Jeol kv risoluzione punto-punto 0.17nm slow-scan CCD camera microanalisi EDS (Oxford Instr.) semi-stem SEM Jeol 5600LV 30 kv operante anche a basso vuoto (2x10-3 bar) Microanalisi EDS(Oxford Instrunments)
4 Perche nanoparticelle? 1nm=10-9 m Cosa le rende scientificamente così interessanti? Perchè le nanoparticelle non seguono le leggi valide per i materiali bulk. questo avviene quando si raggiunge un valore di dimensione detta Dimensione critica si parla quindi di nano-effects La Nanoscience e la nanotechnology si basano su questi effetti
5 Qualche Esempio Il punto di fusione di un elemento o di un composto chimico è una costante del materiale per date condizioni di T e P. Non è così su scala nano! Ad esempio il punto di fusione dell oro bulk è 1064 o C. Tuttavia, nanoparticelle di oro con dimensioni < ca. 20 nm fondono a temperature più basse. Il punto di fusione crolla per taglie minori uguali a 3-4 nm. Per un nanocluster di 1.5 nm vale circa 500 o C
6 Perchè?? Questo comportamento può essere spiegato considerando che la percentuale di atomi superficiali diventa via via più grande man mano che la taglia della particella diminuisce in una particella da 1.5 nm gli atomi di superficie sono circa l 80 % del numero totale di atomi. Gli atomi di superficie sono meno coordinati di quelli all interno della particella, e si muovono più facilmente con l aumentare della T facendo così abbassare il punto di fusione.
7 Nell arco delle ultime due decadi la nanoscieza e la nanotecnologia si sono sviluppate enormemente e già sono presenti nella vita di tutti i giorni. Nanoparticelle colloidali: creme solari, cosmetici, rivestimenti protettivi, tessuti anti-macchia
8 Tematiche di ricerca: caratterizzazione di nanoparticelle metalliche Tutte caratterizzate da un alto rapporto superficie/volume Studi di carattere morfologico e dimensionale di sistemi di Nanoparticelle metalliche a dimensione controllata, utilizzate in diversi Ambiti: catalisi, applicazioni biomediche...
9 Tematiche di ricerca:sintesi e caratterizzazione di nanocompositi luminescenti Materiali nello stato eccitato emettono radiazione visibile (nella maggior parte dei casi) di lunghezza d onda (e quindi colore ) ben determinata. Tipi di luminescenza FOTOLUMINESCENZA radiazione elettromagnetica (UV) CATODOLUMINESCENZA fascio di elettroni ELETTROLUMINESCENZA applicazione di un voltaggio CHEMILUMINESCENZA originata da una reazione chimica
10 Le terre rare hanno i livelli 4f incompleti perciò sono buoni emettitori? Se puri non sono buoni assorbenti Per essere buoni emettitori devono essere immersi in una matrice che li disperda e sia in grado di assorbire efficientemente la radiazione e la trasferisca alla terra rare Obiettivo: correlare le proprietà di luminescenza alle caratteristiche strutturali del materiale
11 Tematiche di ricerca:studio di Sistemi Micellari a base di SiO 2 e ZrO 2 Preparazione di nanoparticelle isolate cioè non disperse dentro matrici. Sintesi via microemulsione inversa di nanoparticelle a base di ZrO 2 e SiO 2 Studio della cinetica di formazione di tali particelle METODO DELLE MICROEMULSIONI Le micelle fungono da reattori all interno dei quali avvengono le reazioni chimiche Particelle ottenute via microemulsione: Forma sferica Dimensioni sub-micrometriche Monodispersione in taglia
12 Microemulsioni Soluzioni otticamente trasparenti e termodinamicamente stabili H 2 O Micelle inverse Olio Tensioattivo R = [H 2 O] / [tensioattivo] W/O Cicloesano / H 2 O / TritonX-100 / esanolo Soluzione ZrOCl 2 (0.05 M) Soluzione NH 3 (0.2 M)
13 Collaborazioni Prof. Alvise Benedetti: Dipartimento di Chimica Università di AarhusLangelandsgade Aarhus Denmark Dip.di Scienze Morfologico-Biomediche Università di Verona Università di S.Paulo Brasile Dipartimento di Fisica università di Padova Dipartimento di Fisica Università di Roma Tor Vergata Dipartimento Chimiva Fisica Università di Pavia Dott.ssa Patrizia Canton: IMM, CNR Bologna Dipartimento di Fisica, Università di Bologna Dipartimento di Chimica, Università di Padova CEMES, Toulouse France Dipartimento di Fisica, Università di Roma Gilda beamline, ESRF Grenoble Prof Stefano Polizzi: Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università Milano-Bicocca Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Trieste Dipartimento Scientifico e Tecnologico, Università di Verona Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Padova Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Padova Prof Pietro Riello: Dipartimento di Fisica università di padova Dipartimento di Fisica Università di Roma Tor Vergata Dipartimento Chimiva Fisica Università di Pavia Sincrotrone di Trieste Dipartimento di Scienze Morfologico-Biomediche Università di Verona Università di S.Paulo Brasile
14 Tesi di laurea Tesi Triennali SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSITI LUMINESCENTI DI OSSIDO DI ZIRCONIO DROGATO CON TERBIO IN SILICE PARAMETRI RETICOLARI E STRUTTUTRE DELLE SOLUZIONI SOLIDE Eu x Zr (1-x) O (2-x/2) INTESI E CARATTERIZZAZIONE DELE SOLUZIONI SOLIDE DI OSSIDO DI ZIRCONIO E OSSIDO DI TERBIO. Tesi quinquennali SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI NANOCOMPOSITI LUMINESCENTI DI ZrO 2 :Eu 3+ SU MATRICE SILICEA Tesi di dottorato SYNTHESIS AND CHEMICAL-PHYSICAL CHARACTERIZATION OF HYBRID, CERAMIC AND GLASS CERAMIC LUMINESCENT MATERIALS STUDIO DI SISTEMI MICELLARI A BASE DI SILICA E ZIRCONIA
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