L'attività di ricerca di Serena Silvi consiste nello studio
fotochimico ed elettrochimico di sistemi molecolari e
supramolecolari complessi.
I principali sistemi investigati sono:
- pseudorotassani, rotassani e catenani, quali prototipi di
macchine molecolari artificiali
- sistemi fotocromici (tipo azobenzeni e spiropirani)
- complessi metallici
- nanocristalli semiconduttori inorganici
Questi sistemi sono caratterizzati nelle loro proprietà
chimico-fisiche di base, per essere poi sfruttati quali componenti
di macchine molecolari artificiali o sistemi per l'elaborazione di
informazioni.
L'attività scientifica di Serena Silvi è volta alla
progettazione e allo studio fotofisico, fotochimico ed
elettrochimico di sistemi molecolari e supramolecolari complessi in
grado si svolgere funzioni utili. Le principali linee di ricerca
sono tre:
1. Macchine molecolari artificiali
Questa linea di ricerca consiste nella progettazione e
caratterizzazione di sistemi supramolecolari quali rotassani,
catenani e specie correlate, i cui componenti molecolari possono
compiere movimenti rotatori o lineari in seguito ad opportuni
stimoli esterni. L'obiettivo di questa ricerca è ottenere funzioni
potenzialmente utili dall'operazione di queste macchine: ad esempio
l'inserimento in sistemi quali i liposomi permette di studiarne
l'effetto sulla stabilità delle membrane; oppure si possono
progettare macchine in grado di catturare e rilasciare altre specie
molecolari, o in grado di compiere un lavoro meccanico che possa
essere poi amplificato dal livello molecolare a livello
macroscopico.
2. Sistemi per l'elaborazione di informazioni
Questa linea di ricerca consiste nella progettazione e
caratterizzazione di sistemi molecolari e supramolecolari in grado
di raccogliere, immagazzinare ed elaborare informazioni. Le specie
chimiche esaminate sono in grado, ad esempio, di svolgere la
funzione di porte logiche. L'approccio “dal basso” alla
miniaturizzazione potrebbe rivelarsi utile non solo per ridurre le
dimensioni dei componenti e migliorare le prestazioni dei
calcolatori, ma anche per sviluppare nuove tecnologie e nuovi
materiali.
3. Sistemi ibridi organici-inorganici basati su nanocristalli
semiconduttori
Nanocristalli inorganici semiconduttori (detti quantum dot) sono
materiali che presentano interessanti proprietà fotofisiche, quali
un elevato assorbimento su un ampio intervallo spettrale, e una
luminescenza stretta e intensa, la cui energia può essere modulata
variando le dimensioni del nanocristallo. I quantum dot possono
essere funzionalizzati sulla loro superficie con leganti organici
in grado di dare processi di trasferimento elettronico o di energia
con i nanocristalli. Lo studio di questi processi è importante non
solo per la comprensione della fotofisica di base associata a
questi sistemi complessi, ma anche per progettare materiali
funzionali, in cui l'interazione fra i nanocristalli inorganici e
le molecole organiche possa essere sfruttata per ottenere funzioni
sensoristiche superiori rispetto ai materiali attualmente
disponibili.
