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Margherita Venturi

Professoressa Alma Mater

Alma Mater Studiorum - Università di Bologna

Professoressa a contratto a titolo gratuito

Dipartimento di Chimica Industriale "Toso Montanari"

Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali

Temi di ricerca

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.