Nanostrutture porfiriniche attraverso il self-assembly: approccio non-covalente e covalente

La possibilità di manipolare la materia su scala nanometrica sta condizionando la nostra vita grazie alla crescente disponibilità di dispositivi nanotecnologici. Al fine di superare i limiti fisici connessi al metodo di fabbricazione “top-down”, il self-assembly sembra una potente strategia per costruire complesse nanostrutture attraverso la spontanea organizzazione di piccoli mattoncini molecolari. Il self-assembly sfrutta i principi del riconoscimento molecolare, e attraverso questi consente di passare da piccole e disordinate sub-unità a pattern molto più complessi e ordinati. Il self-assembly è quasi basato interamente su forze di natura non-covalente, tuttavia vale la pena considerare che due o più mattoni molecolari possono anche interagire con legami covalenti. Quest’ultimo è il caso del processo di polimerizzazione, in cui il self-assembly covalente porta ad estesi e macroscopici materiali polimerici. In questa tesi, discutiamo degli studi e degli sforzi affrontati per realizzare un duplice approccio, covalente/non-covalente, al fine di realizzare particolari nanostrutture. Occorre tenere presente che un corretto self-assembly richiede uno specifico controllo nella dimensione, dimensionalità e proprietà. Per questa ragione, le porfirine rappresentano ideali macrocicli organici per costruire nanomateriali funzionali. Infatti, l’aggregazione porfirinica in soluzione acquosa è ben nota e i metodi per controllarla sono stati ben analizzati in questa tesi. Dopo alcuni capitoli introduttivi, nel terzo capitolo abbiamo dimostrato la possibilità di controllare in acqua l’aggregazione dell’H2TPPS4 dopo il processo di demetallazione/protonazione (a pH acidi) del suo zinco derivato, ZnTPPS4. In particolare, la polilisina funge da templante polimerico, e le complete caratterizzazioni spettroscopiche hanno dimostrato come all’aumentare della lunghezza di catena il sistema porfirinico aggrega con maggiore regolarità. Nel quarto capitolo, i calixareni sono stati impiegati come templanti sfruttando la chimica host-guest. In funzione del tipo di calixarene è stato possibile ottenere svariati complessi porfirine-calixareni controllandone dimensionalità (1D, 2D o 3D) e le proprietà elettroniche (es. la chiralità). Inoltre, nella tesi è stato anche analizzato l’approccio covalente attraverso la sintesi di un “Covalent Organic Framework” (COF). I COFs sono nuovi nanomateriali caratterizzati da ampie aree superficiali e realizzati attraverso un self-assembly totalmente covalente, quasi paragonabile a una sintesi polimerica. In particolare, utilizzando una nuova sintesi in fase gel a condizioni di pressione e temperatura ambiente è stato ottenuto un solido altamente poroso, chiamato RT-COF-1, le cui proprietà sono state testate con successo come adsorbente di inquinanti organici in acqua. Lo studio dei “Covalent Organic Frameworks” ha fornito eccellenti basi per la piena conoscenza dei concetti della sintesi covalente. In conclusione, la completa conoscenza dei fenomeni sottostanti la sintesi covalente e non, traccia la strada verso lo sviluppo di una strategia combinata che unisce i vantaggi di entrambi i metodi minimizzando gli svantaggi. In prospettiva, una strategia combinata può portare a costruire complesse nanostrutture con definite proprietà per future applicazioni tecnologiche.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2019

Author dc:creator

• GAETA, MASSIMILIANO

Contributors dc:contributor

• PURRELLO, Roberto

• Porphyrin, Nanostructures, Self-assembly, Aggregation, Supramolecular complexes, Supramolecular chemistry, Calixarenes, Chirality, Polypeptides, Covalent Organic Framework
• Porfirine, Nanostrutture, Self-assembly, Aggregazione, Complessi supramolecolari, Chimica supramolecolare, Calixareni, Chiralità, Polipeptidi, Covalent Organic Framework

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581239

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581239