506587 - NANOCHIMICA INORGANICA

insegnamento

ID:

506587

Durata (ore):

48

CFU:

SSD:

CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Anno:

2024

Periodo di attività

Secondo Semestre (03/03/2025 - 13/06/2025)

Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire allo studente una conoscenza approfondita sulla sintesi e proprietà di nanoparticelle inorganiche e sulla modificazione su scala nanometrica di superfici macroscopiche. Il corso intende anche metter lo studente in grado di avere un’ampia visione panoramica delle applicazioni tecnologiche, biomediche e nel campo dei materiali della nanochimica inorganica, aggiornata alla più recenti evoluzioni della ricerca in questo campo. Alla fine del corso, lo studente dovrebbe essere in grado di progettare sintesi sia di nanoparticelle con determinate forme, dimensioni, proprietà, sia di comprendere la funzione e progettare materiali ibridi funzionali basati su nanoparticelle inorganiche

Prerequisiti

Conoscenze avanzate di chimica inorganica e di chimica fisica, ottenute per esempio con il titolo di laurea triennale in chimica, tra cui: attività redox, legami coordinativi, forze di van der Waals, reticoli e indici di Miller, fluorescenza e fosforescenza, teoria del doppio strato elettrico. Sono utili anche un’esperienza base nella sintesi inorganica (ottenuta attraverso la frequenza di corsi di laboratorio di area inorganica, come per esempio quelli di una laurea triennale in chimica) e concetti base di biologia come la struttura delle cellule eucariote e procariote.

Metodi didattici

Lezioni frontali con proiezioni di file power point e uso della lavagna. I file power point saranno integralmente forniti agli studenti dopo ogni lezione.

Verifica Apprendimento

L'esame finale sarà individuale, e consisterà nella scrittura di un elaborato-progetto che riguarderà la sintesi e applicazione di nanoparticelle inorganiche (su un tema specifico assegnato dal docente) e discussione orale dell'elaborato, con richiamo anche a tutti gli argomenti base insegnati nel corso

Testi

1) Cademartiri, Ozin - Concept of Nanochemistry (Wiley-VCH)
2) Cao – Nanostructures & Nanomaterials (Imperial College Press)
3) Sergeev, Klabunde – Nanochemistry (Elsevier)
I libri (molto costosi) sono disponibili nella biblioteca delle scienze dell'Università di Pavia, e dunque se ne sconsiglia l'acquisto.
Inoltre, il corso fa ampio uso di articoli di ricerca presi dalla letteratura più aggiornata: agli studenti saranno forniti i riferimenti bibliografici di tutti gli articoli utilizzati. Tutti gli articoli appartengono a riviste e archivi accessibili online agli studenti attraverso la rete di ateneo Unipv, o consultabili da online remoto con accesso con le proprie credenziali di ateneo

Contenuti

Generalità: le proprietà della materia su scala nano, percentuale atomi in superficie contro atomi bulk, dangling bonds, energia superficiale, variazioni di proprietà in funzione delle dimensioni delle nanoparticelle (solubilità, pressione superficiale, punto di fusione, potenziali redox). Il fenomeno dell’Ostwald ripening. Agglomerazione, aggregazione e stabilizzazione di nanoparticelle per effetto elettrostatico e sterico. Coating polimerici e stabilità delle nanoparticelle in funzione dell’affinità con il solvente.
Sintesi e proprietà: metodologie di sintesi, proprietà chimico fisiche, tecniche di caratterizzazione, scelta e uso dei coating per nanoparticelle dei seguenti materiali: oro, argento, rame, con approfondimento sul coating di nanoparticelle di metalli nobili (la natura e la stabilità del legame Au-S); silice e silice mesoporosa; ossidi di ferro (SPION nanoparticelle superparamagnetiche); calcogenuri semiconduttori e in particolare CdSe (quantum dots); ossido di Zinco; ossido di Titanio; carbonio (nanotubi, carbon nanodots); blu di prussia; materiali plasmonici non metallici (solfuri e seleniuri di rame; ossidi di molibdeno). Approfondimento su smart materials formati da nanoparticelle di silice mesoporosa e macchine molecolari, per il rilascio a comando di farmaci.
Formazione di SAM (self-assembled monolayers) molecolari su superfici macroscopiche di oro e argento (con tioli) e di silice (con alcossi e cloro silani): metodi sintetici, tecniche di studio, proprietà delle superfici modificate. Applicazioni antibatteriche delle superfici SAM-modificate, sia per effetto intrinseco che per effetto fototermico.
Approfondimento su nanoparticelle di materiali fototermici e loro impieghi biomedici e tecnologici: terapie antitumorali fototermiche, materiali e dispositivi antibatterici fototermici, nanoparticelle fototermiche nella stampa di nanoinchiostri, nanofluidi per la conversione diretta dell’irraggiamento solare in calore e per la purificazione dell’acqua.
Nanoparticelle inorganiche e medicina: i principali usi in ambito medico delle nanoparticelle, approccio e tecniche per il loro studio in vitro e in vivo, relazioni tra struttura, dimensioni, carica superficiale, coating e traffico delle nanoparticelle attraverso le membrane cellulari, con rifermento particolare al loro uso antitumorale.