SAMOS (Self-Assembled Materials On Surfaces)

 

Giorgio Contini  -

Nicola Zema -

Luisa Ferrari  -

Stefano Iacobucci  -

Massimo Brolatti - Associato ISM -

 

Sede di Roma - Tor Vergata

 

 

Attività Scientifica

L'interesse di ricerca del SAMOS Lab si concentra sui materiali nanostrutturati bidimensionali basati principalmente sull'autoassemblaggio molecolare sulle superfici e su come controllarne le dimensioni, la forma e la composizione. Scopo del laboratorio è sviluppare strutture molecolari organiche su superfici di particolare importanza per dispositivi elettronici molecolari, sensori e catalisi.

Polimerizzazione confinata in superficie

La polimerizzazione di molecole funzionali sulle superfici è una strategia bottom-up molto promettente per costruire polimeri coniugati unidimensionali e bidimensionali (1D, 2D), nuovi materiali alternativi al grafene, che presentano alcuni vantaggi rispetto ai materiali inorganici in termini economici e per il loro possibile utilizzo nell'elettronica flessibile. L'obiettivo è la produzione di polimeri con conducibilità elettrica modulabile da utilizzare come mezzi attivi in dispositivi elettronici e fotonici. Attraverso l'opportuna scelta del monomero è possibile ottenere un polimero con geometrie differenti con la conseguente variazione delle caratteristiche di trasporto di carica elettrica nel dispositivo. Le principali attività sono focalizzate sull'applicazione dei metodi Ullmann e Schiff per la realizzazione di strutture polimeriche, rispettivamente in ultra alto vuoto e in liquido. Il metodo Ullmann prevede l'utilizzo di molecole contenenti atomi di alogeno che si staccano per l?interazione con la superficie catalitica lasciando legami liberi per la polimerizzazione. Il metodo di Schiff, che si verifica all'interfaccia solido-liquido, utilizza un approccio di polimerizzazione a condensazione, ottenuto in una reazione a due fasi che coinvolge funzionalità complementari, ammino e aldeide.

Dispositivi elettrochimici per applicazioni biologiche

Lo scopo è lo studio e la fabbricazione di biosensori elettrochimici. Per raggiungere questi obiettivi un approccio multidisciplinare è perseguito da un team con background diversi (biologi, fisici, ingegneri). Il SAMOS Lab è principalmente coinvolto nell'implementazione di diverse strutture molecolari per funzionalizzare della superficie dei sensori.

Superfici chirali per assorbimento di molecole chirali

L'obiettivo di questa ricerca è realizzare un sistema chirale che presenti proprietà catalitiche stereospecifiche ottenute da molecole organiche autoassemblate su superfici. Una molecola che non può essere sovrapposta alla sua immagine speculare è chirale ed esiste nelle sue forme destrorze e sinistrorze (enantiomeri). Gli enantiomeri presentano una diversa risposta alla radiazione polarizzata circolare e interagiscono in modo diverso con altre molecole chirali. Questa seconda proprietà è molto rilevante e cruciale per i sistemi chimici e biologici. La chiralità è importante per i sistemi viventi, perché le proteine, costituite da amminoacidi, sono chirali; ogni enantiomero avrà un effetto diverso sui sistemi viventi. L'obiettivo finale è la realizzazione di interfacce chirali complesse (HOST), dedicate all'interfacciamento con molecole chirali corrispondenti alla parte reattiva di grandi componenti biologici (GUEST).

Strumentazione

Il SAMOS Lab è stato progettato per indagare la struttura e la reattività delle superfici con particolare attenzione alle molecole organiche adsorbite su superfici metalliche e semiconduttrici. La strumentazione presente permette la deposizione di molecole sul campione, preventivamente trattato per ottenere una superficie pulita e ricostruita (mediante processi di bombardamento di ioni di Ar e riscaldamento). La diffrazione elettronica a bassa energia LEED@SAMOS e lo spettrometro di massa vengono utilizzati per controllare i campioni. Dopo la preparazione, i campioni possono essere trasferiti nella camera di analisi, dotata di una sorgente di raggi X Al-Mg, un cannone elettronico e un analizzatore di elettroni VG a cinque canali, dove sono possono essere eseguite la spettroscopia fotoelettronica a raggi X XPS@SAMOS e quella di perdita di energia degli elettroni EELS@SAMOS . Le camere di preparazione e analisi condividono lo stesso manipolatore. Sono presenti una camera per l'ingresso rapido dei campioni e una camera supplementare per eseguire vari trattamenti dei campioni.

Collaborazioni

• Institut National de la Recherche Scientifique, Énergie, Matériaux et Télécommunications, Université du Québec, Varennes, Québec, Canada
• Department of Chemistry, McGill University, Montreal, Québec, Canada
  Institut Jean Lamour, UMR 7198, Université Lorraine/CNRS, Vandoeuvre-les-Nancy, France; Synchrotron SOLEIL, Gif sur Yvette, France
• Institute of Physical and Theoretical Chemistry, University of Bonn, Bonn, Germany
• Department of Physics, Applied Physics, and Astronomy, Rensselaer Polytechnic Institute, New York, United States
• Physik Department, Technische Universität München, Garching, Germany
• Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata, Roma, Italia
• Dipartimento di Chimica, Univ. di Pavia, Pavia, Italia;
• Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche, Univ. Trieste, Trieste, Italia
• Chimica e Tecnologie del Farmaco Dep., Univ. di Roma La Sapienza, Roma, Italia
• Physics, Applied Engineering and Chemical Science and technology Dip.s, Univ. Roma Tre, Roma, Italia
• ENEA Frascati Research Centre, Frascati, Roma, Italia
• Istituto Officine Materiali, CNR, Trieste, Italia
• Istituto di Framacologia Traslazionale, CNR, Roma, Italia
• Istituto Microelettronica e Microsistemi, CNR, Roma, Italia
• Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati, CNR, Monterotondo S., Roma, Italia
• IRCCS Fondazione GB Bietti, Roma, Italia