Parole chiave:
Dispositivi molecolari organici
Autoassemblaggio
Chimica supramolecolare
Chiralità
Biomolecole
Cristalli liquidi
(1) Studio di architetture
supramolecolari generate mediante autoriconoscimento e
autoassemblaggio, attraverso un'organizzazione gerarchica di
interazioni non covalenti. L'unità base principalmente studiata è
rappresentata dalla guanosina e dai suoi derivati. Si studiano
inoltre le potenziali applicazioni di tali architetture nella
progettazione di dispositivi molecolari. (2) La dissoluzione di una
molecolare chirale di composizione non racemica in una fase liquido
cristallina nematica trasforma questa in una fase chirale: lo
studio delle caratteristiche della fase colesterica indotta
consente di ottenere informazioni stereochimiche sulla molecola del
soluto. (3) Studio di molecole fotoresponsive,
eventualmente disciolte in sistemi liquido cristallini, come
interruttori molecolari fotochimici e come sensori di stimoli
chimico-fisici.
(1) Architetture supramolecolari da autoassemblaggio. La guanosina
è l'unica tra i nucleosidi a possedere un sequenza di gruppi
donatori e accettori di legami ad idrogeno che le consentono di
autoassemblarsi in strutture supramolecolari diverse a seconda
della natura del solvente, della presenza di ioni, della
derivatizzazione sulla base o sul residuo zuccherino. In
particolare si possono ottenere architetture basate su
G-quartetti (quattro guanine legate ciclicamente da ponti idrogeno)
impilati gli uni sugli altri grazie a interazioni non
covalenti e analoghe a quelle riscontrabili nelle sequenze
telomeriche dei cromosomi, oppure strutture a nastro lineare o
elicoidale. Tali architetture hanno interesse sia in campo
farmaceutico/farmacologico per le loro implicazioni nei telomeri,
che in nanotecnologia molecolare per il loro utilizzo in
nanodispositivi. Nel nostro gruppo di ricerca si studiano le
modifiche strutturali dei derivati della guanina al fine di
modulare le proprietà chimico fisiche degli assemblati
guanilici. (2) Applicazione dei cristalli liquidi nella
caratterizzazione stereochimica. La caratterizzazione stereochimica
di molecole chirali può essere effettuata mediante diverse
tecniche, spettroscopiche o meno. Mentre le tecniche che usano luce
polarizzata sono sensibili alla natura e disposizione dei cromofori
presenti, la tecnica basata sul chiral doping di fasi liquido
cristalline è principalmente sensibile alla forma della molecola.
Nel nostro gruppo di ricerca si studia il trasferimento di
chiralità dal livello molecolare a quello supramolecolare della
fase liquido cristallina con il duplice scopo di ottenere
informazioni sul meccanismo alla base di tale fenomeno (in modo da
potere progettare molecole ad alto potere torcente - abilità di
trasferimento di chiralità) e di ottenere informazione sulla
configurazione/conformazione del soluto chirale. Sistemi liquido
cristallini chirali trovano applicazione in molti dispositivi
optoelettronici. (3) Dispositivi molecolari chirottici. La
progettazione di interruttori (“switch”) molecolari rappresenta una
sfida nell'ambito della miniaturizzazione tecnologica e
dello sviluppo di nuovi materiali per l'immagazzinamento (e il
recupero) di informazione a livello molecolare. Oltre ai
dispositivi di memoria reversibili, i campi di applicazione di
switch molecolari si estendono anche alla chimica supramolecolare e
alla nanotecnologia con lo scopo di raggiungere il controllo di
funzione e struttura. Nel nostro gruppo di ricerca si studia il
controllo di nanoarchitetture e di sistemi parzialmente ordinati
(come i cristalli liquidi) attraverso stimoli chimici (come
l'aggiunta di ioni) o fisici (fotochimici). Tale processo è seguito
attraverso il monitoraggio delle proprietà chirali del sistema.