Gruppi di ricerca:

Materiali vetrosi e ceramici

Molecular Materials for Advanced Applications

Gruppo di Studio sui chelati metallici per la nutrizione animale

ATTIVITA' DI RICERCA

            Nel Dipartimento viene svolta una ampia e rilevante attività di ricerca scientifica, che può essere inquadrata nelle seguenti aree principali: chimica inorganica, chimica strutturale, chimica analitica, chimica fisica, chimica dei materiali. Questa attività di ricerca, pur rivolta prevalentemente agli aspetti metodologici e fondamentali, presenta sviluppi applicativi in campi di particolare importanza ed attualità quali l'ambiente, gli alimenti, i materiali, la chimica biologica e la chimica del farmaco.

Chimica Inorganica

            La ricerca in questa area è rivolta prevalentemente alla chimica di coordinazione, metallorganica e bioinorganica, con collegamenti ed interazioni con i settori della biologia e della catalisi.

            Gli studi svolti coinvolgono diversi aspetti che spaziano da progettazione e sintesi di nuovi prodotti con uso di tecniche speciali, fino allo studio della reattività e di proprietà specifiche mediante l'utilizzo di metodologie moderne ed avanzate. I prodotti sintetizzati appartengono a differenti categorie: complessi con leganti polidentati, composti polinucleari di metalli di transizione, cluster metallocarbonilici, composti a valenza mista, etc. Lo studio della reattività riguarda soprattutto l'attività catalitica e quella esplicata in processi biologici spesso di interesse farmacologico e permette di ottenere correlazioni fra le caratteristiche strutturali dei composti e le loro attività specifiche.

            Le più importanti linee di ricerca riguardano:

Chimica di coordinazione e metallorganica

Reattività e catalisi

Chimica bioinorganica

Termodinamica delle interazioni metallo-legante in soluzione

Chimica supramolecolare

Chimica Strutturale

            Nel settore della Chimica Strutturale, l'attività del Dipartimento si riallaccia alla tradizione della Scuola di Cristallografia

 (degli ex Istituti di Chimica Generale ed Inorganica e di Strutturistica Chimica ) che ha costituito e costituisce un riferimento in campo internazionale. Nel campo metodologico, in collaborazione con gli istituti LAMEL-CNR di Bologna e IRMEC-CNR di Bari, si stanno sviluppando approcci sistematici alla risoluzione strutturale da dati di diffrazione elettronica. In particolare si stanno sviluppando metodologie di raccolta dati, sia in SAED che con tecniche di precessione del fascio, con camere CCD slow scan, programmi di calcolo per il trattamento dati, scaling e correzione degli effetti dinamici nonché l'applicazione dei metodi diretti nella cristallografia ad elettroni.

            Nel campo applicativo della diffrazione di raggi X, le linee di ricerca sviluppate in questo settore riguardano la caratterizzazione strutturale di nuovi materiali inorganici, organici e metallorganici, lo studio di sistemi metallorganici in relazione a problemi di reattività e catalisi, lo studio della correlazione tra struttura ed attività in composti di interesse farmaceutico e biologico, la caratterizzazione strutturale di nuovi materiali sia sotto forma bulk che di film di potenziale impiego tecnologico nei settori dell'elettronica ed optoelettronica, dei superconduttori ad alta Tc, dei magneti permanenti e dei materiali ferroelettrici. Nell'ambito dello studio di antibiotici e di anti-ipertensivi, svolto in collaborazione con industrie farmaceutiche, i dati di diffrazione sono stati utilizzati per la caratterizzazione dei gruppi farmacofori con il supporto di tecniche chemiometriche e di modellistica molecolare. Sulla base dei risultati è stato possibile progettare, ottenere e caratterizzare strutturalmente diversi polimorfi conformazionali di derivati di rifamicine. Alle tecniche di diffrazione di raggi X su cristallo singolo e su polveri, si aggiungono quelle spettrali (NMR, EPR, spettrometria di massa).

Chimica Analitica

L'attività che viene svolta riguarda sia aspetti fondamentali che applicativi. Sul piano metodologico sono studiati e messi a punto nuovi metodi analitici basati sull'impiego di recettori molecolari e sistemi sequestranti abbinati a tecniche strumentali cromatografiche, spettroscopiche ed elettroanalitiche.

Per quanto riguarda le tecniche elettroanalitiche, sono stati messi a punto e caratterizzati nuovi sensori, con possibilità di risposta sia amperometrica che potenziometrica, ottenuti per elettropolimerizzazione di ionofori macrociclici (calixareni e cavitandi) opportunamente funzionalizzati con unità monometriche.

Sono stati anche messi a punto e caratterizzati elettrodi ionoselettivi con membrane in xerogel, e ne sono state comparate le prestazioni con quelle degli elettrodi con membrana in PVC. Vengono inoltre affrontati i complessi problemi riguardanti la creazione e l'affinamento di modelli per lo studio di equilibri in soluzione.

Sono sviluppati e validati metodi analitici strumentali basati sull'impiego di tecniche cromatografiche e spettroscopie atomiche per applicazioni a problemi analitici in sistemi biologici, ambientali, e relativi al controllo di alimenti dal punto di vista della qualità ed autenticità. Vengono inoltre sviluppate applicazioni basate su tecniche statistiche di disegno sperimentale per l'ottimizzazione di procedimenti analitici di trattamento dei campioni e di analisi strumentale.

Chimica Fisica

            L'attività di ricerca svolta nell'area della Chimica Fisica riguarda in gran parte lo studio della struttura elettronica e del comportamento vibrazionale di varie classi di composti, in relazione alle loro particolari proprietà. In sede sperimentale vengono applicate e sviluppate tecniche avanzate sia per la preparazione (es. crescita dei cristalli) sia per la caratterizzazione (es. studi mediante diverse tecniche spettroscopiche di campioni a bassa temperatura o ad elevate pressioni, misure su cristallo singolo mediante tecniche microspettrofotometriche). In sede teorica l'analisi, basata sull'utilizzo e la proposizione di adeguati modelli, è opportunamente combinata con lo sviluppo di programmi di calcolo quantomeccanici.

Un altro settore di ricerca, nel più vasto campo della Scienza elettrochimica dei materiali e dello studio delle caratteristiche strutturali ed elettriche della regione interfase (elettrodo-elettrolita) è costituito dall'indagine sui fenomeni connessi con il trasferimento di carica attraverso interfacce metallo-elettrolita nelle condizioni di impiego di materiali strutturali, ai fini della loro stabilità chimica e meccanica nell'ambiente.

Spettroscopia

Chimica teorica

Chimica computazionale

Chimica Fisica dei materiali

Chimica dei Materiali

            Nel settore della c chimica del vetro e dei materiali ceramici  si sono create e sviluppate competenze sull'ottenimento e la caratterizzazione termica, strutturale, elettrica ed ottica di materiali vetrosi e ceramici con particolari applicazioni nel settore elettronico ed optoelettronico.

Le attività di ricerca riguardano in particolare:

Materiali con importanti proprietà elettriche ed ottiche

Vetri e vetroceramiche

            Nel settore dei materiali di interesse ambientale sono stati sviluppati, in collaborazione con l'Istituto ISM-CNR di Bologna, nuovi materiali e processi per l'abbattimento selettivo di ossidi di azoto (NOx) e per la combustione catalitica di composti organici volatili. I risultati di questa ricerca sono stati protetti da due brevetti di titolarità congiunta Università di Parma-CNR.