Tecnologie

I geopolimeri sono polimeri inorganici sintetici ottenuti da una polvere alluminosilicatica e una soluzione acquosa di idrossidi o silicati alcalini. Il materiale è mesoporoso e si può generare una porosità multidimensionale e funzionale attraverso l’aggiunta di cariche o utilizzo di tecniche specifiche.

Le conchiglie dei molluschi bivalvi sono costituite principalmente da CaCO₃ (ca. 95%), con una piccola frazione di materia organica. Se il minerale venisse recuperato dai gusci, si avrebbe una "miniera" rinnovabile e sostenibile di CaCO₃ "blu". Le conchiglie, anche dopo l'asportazione della carne, mantengono una certa quantità di sostanza organica. Pertanto, come primo passo della produzione di CaCO₃ "blu", è necessario rimuovere i componenti organici, cuocendo i gusci in un forno appropriato, dopo il lavaggio per rimuovere i sali.

EXPO è un software finalizzato alla determinazione della struttura atomica di materiali di varia natura (organici, metallorganici, inorganici), disponibili nella forma di polveri microcristalline, per risalire alle relazioni struttura-proprietà. EXPO richiede la formula molecolare del materiale, i dati sperimentali di diffrazione X e, in alcuni casi, la geometria molecolare attesa.

QUALX è un software per l’analisi qualitativa e semi-quantitativa di materiali (organici, metallorganici, inorganici), disponibili in forma di polveri microcristalline. Esso è dotato di un database distribuito insieme al software. QUALX identifica la fase chimica cristallina, una o più di una, presente in un materiale e determina approssimativamente le percentuali in peso di ciascuna fase presente in una miscela. QUALX necessita solo di dati sperimentali di diffrazione X.

Lo sviluppo di nuovi materiali con emissione nel vicino infrarosso (NIR, 700-1000 nm) rappresenta un importante ed indispensabile obbiettivo nel progresso tecnologico di componenti attivi per dispositivi OLED (anche flessibili), nei sistemi di sorveglianza, per la guida autonoma, nei sensori per visione notturna, nelle telecomunicazioni in fibra ottica e nei sistemi medicali. Per tutti questi campi manca ancora una tecnologia elettronica di riferimento OLED-NIR.

Presso il laboratorio VisLab di IMM è presente un micro-spettroscopio Raman di ultima generazione in grado di effettuare misure vibrazionali ad alta risoluzione spaziale e spettrale, a temperatura controllata e in fast-imaging, per raccogliere informazioni e mappature chimico-fisiche sui campioni senza necessità di preparazione e alterazione degli stessi, dunque per studi non distruttivi e in condizioni di operatività dei sistemi.

L'Open Chemistry Database, OChemDb, è un portale web per la ricerca e l’analisi di informazioni cristallochimiche relative a composti organici, inorganici, metallorganici, e fornisce informazioni statistiche su distanze di legame, angoli di legame, angoli di torsione, tipi di atomi e gruppi spaziali. Per ottenere le precedenti informazioni, OChemDb include e interroga un database, appropriatamente disegnato, e contenente strutture cristalline già risolte.

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

L’invenzione è un metodo di sintesi colloidale di nanomateriali di semiconduttori V-VI-VII non contenenti elementi tossici. Questo è il primo metodo in assoluto che consente di sintetizzare nanomateriali di semiconduttori ad anioni misti senza elementi tossici, tra i quali i nanocristalli di calcoalogenuri di bismuto, considerati fra i più promettenti candidati alle future tecniche di conversione dell’energia luminosa.

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Tecniche deposizione da soluzione chimica di precursori metal-organici hanno permesso la ricerca e lo sviluppo di strati sottili ossidi semplici e composti come Pb(Zr,Ti)O3, e Al2O3, fino all’applicazione industriale in dispositivi piroelettrici o capacitori. Le tecniche di deposizione usano spin-on o dip-coating. I vantaggi di queste tecniche sono:

(i) bassi costi di apparecchiatura e di reattivi

(ii) deposizione su larghe aree

(iii) basse temperature di cristallizzazione

Il nostro Istituto sviluppa sensori a basso costo su substrato plastico per la rilevazione di gas e composti organici volatili (VOCs). I dispositivi in questione rappresentano il prodotto della combinazione di molteplici tecniche di fabbricazione, facilmente scalabili, con materiali attivi, quali ossidi metallici nanostrutturati e miscele di nanostrutture decorate con nanoparticelle metalliche, che assicurano un’elevatissima sensibilità agli analiti in esame (nell’ordine delle centinaia di ppb).

Le tecnologie di flusso per la sintesi di intermedi chimici hanno grandi potenzialità a livello industriale e la sintesi di nanoparticelle (NPs) può velocizzare lo sviluppo di nuovi prodotti. In questo contesto si inserisce la tecnologia per la sintesi di NPs. Nello specifico, le NPs (Au, Ag, o Pt) vengono sintetizzate in un singolo passaggio e sono funzionalizzate con stabilizzanti polimerici (come PVP, PVA, PEG o altri) o con frammenti tio-glicosidici.

I geopolimeri appartengono alla classe delle ceramiche consolidate per via chimica: sono sintetizzati a bassa temperatura e sono eco-sostenibili, poiché oltre alla bassa temperatura di consolidamento richiesta dal processo possono essere prodotti anche a partire da materie prime seconde e scarti industriali di varia natura, riducendo così la richiesta energetica e l’impatto ambientale dell’intero ciclo produttivo.