1. Catenani, rotassani e pseudorotassani sono sistemi
supramolecolari opportunamente progettati affinché possano compiere
semplici movimenti meccanici, sotto l'azione di opportuni stimoli
di tipo fotochimico, elettrochimico o chimico. 2. Dendrimeri e
altri composti multicomponente di natura non dendritica contenenti
gruppi luminescenti e/o elettroattivi, opportunamente progettati,
possono non soltanto funzionare da antenne per la raccolta
dell'energia luminosa, ma consentono di manipolare e trasformare
segnali luminosi in modo complesso. 3. Sistemi chimici
opportunamente progettati sono in grado di eseguire le operazioni
logiche elementari (NOT, OR, AND, XOR), mimando, a livello
molecolare, le funzioni delle porte logiche elettroniche.
In generale, le linee di ricerca sono rivolte alla progettazione e
alla realizzazione di specie supramolecolari in grado di svolgere
funzioni utili predeterminate. Questi studi sono di importanza
fondamentale nei campi delle nanoscienze e delle nanotecnologie,
attualmente in forte espansione, in relazione all'approccio
"bottom-up" per la realizzazione di strutture funzionali di
dimensioni nanometriche. Gli obiettivi principali delle linee di
ricerca presentate sono i seguenti: 1. Ideare e caratterizzare
specie supramolecolari nelle quali alcuni componenti molecolari
possono essere messi in movimento rispetto agli altri mediante
opportuni stimoli esterni. Congegni di questo tipo, attorno ai
quali vi è attualmente un forte interesse, sono noti come macchine
molecolari. Gli stimoli impiegati per azionare tali macchine
molecolari sono di tipo luminoso, chimico o elettrochimico. Le
supermolecole più interessanti da questo punto di vista sono
pseudorotassani, rotassani, catenani. 2. Progettare e realizzare
specie supramolecolari in grado di raccogliere, trasmettere,
immagazzinare ed elaborare segnali chimici, luminosi ed
elettrochimici. Fra sistemi del genere vi sono antenne, fili,
congegni presa/spina, sistemi di tipo "prolunga", congegni per la
separazione di carica, sistemi multistato/multifunzione. Tali studi
sono di importanza basilare verso la costruzione di dispositivi per
la conversione dell'energia solare in energia chimica, nonché di
congegni ultraminiaturizzati per l'elaborazione delle informazioni
(computer chimici), come ad esempio memorie e porte logiche. Lo
sviluppo futuro e comune alle linee presentate è quello di
passare, ove possibile, dallo studio in soluzione ad una fase in
cui i sistemi siano ordinati, nel tentativo di realizzare un
"interfacciamento" tra il mondo delle molecole e quello
macroscopico. Tale aspetto può essere esplorato, ad esempio
organizzando i sistemi in monostrati autoassemblati o in
film di Langmuir-Blodgett, o ancora attraverso l'ancoraggio
delle specie supramolecolari studiate su nanoparticelle o su
superfici solide. Per ottenere specie supramolecolari in grado di
compiere funzioni predeterminate, ovvero aventi proprietà chimiche,
fotochimiche ed elettrochimiche desiderate, è di fondamentale
importanza una stretta collaborazione tra chimici di sintesi e
chimici fisici. I metodi più ampiamente utilizzati per la
caratterizzazione dei sistemi supramolecolari, dei loro componenti
e di specie modello sono tecniche spettroscopiche di assorbimento e
di luminescenza in stato stazionario. Viene inoltre fatto uso di
tecniche spettroscopiche risolte nel tempo (laser flash photolysis,
shift di fase/modulazione, metodi stopped-flow), allo scopo di
investigare le dinamiche dei processi indotti mediante stimolazione
fotonica, elettrochimica o chimica. A queste misure si aggiungono
esperimenti di voltammetria e di spettroelettrochimica, sia con
elettrodi convenzionali che, se necessario, con
ultramicroelettrodi. Tali misure possono essere accompagnate da
simulazioni delle curve voltammetriche al calcolatore allo scopo di
risalire al meccanismo ed ai parametri rilevanti dei processi in
esame.