Introduzione ai sistemi dispersi e colloidali. Tecniche di indagine sperimentali per la Soft Matter. Controllo di stabilita’ di dispersioni colloidali. Soluzioni Polimeriche Tensione superficiale e wetting Adsorbimento all’interfase ed aggregazione anfifilica. Emulsioni e Microemulsioni. Concetti di Soft Matter applicati in Biologia.
1)Richard A.L. Jones. Soft Condensed Matter. Oxford University Press 2006. 2)Ian W. Hamley Introduction to Soft Matter. Wiley 2007. 3)Terence Cosgrove Ed. Colloid Sciente. Blackwell 2005. 4)Julian Eastoe. Surfactant Chemistry. Wuhan University Press 2005.
Obiettivi Formativi
Scopo del corso è di fornire allo studente una solida preparazione di base nell'ambito della “soft matter” e si propone in particolare l'acquisizione delle conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi chimico-fisici che regolano la formazione, stabilità e la dinamica di micro e nanosistemi e di sistemi autoassociativi. Gli studenti acquisiranno una approfondita conoscenza del comportamento peculiare di sistemi dispersi e delle interfasi, necessaria per la corretta comprensione di svariati fenomeni di interesse sia fondamentale che applicativo. Il corso fornisce molti degli strumenti di base utili alla comprensione delle proprietà dei nanosistemi, dei sistemi molecolari ordinati e della chimica della formulazioni.
Gli studenti acquisiranno la capacità di inserire diverse problematiche di base ed applicative (es: basi concettuali nanoscienze o formulazioni a base di surfattanti e polimeri per applicazioni industriali) nel contesto della scienza della Soft Matter.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: Chimica Fisica I, Chimica Fisica II
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attivita’ in aula: 48
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale.
Programma del corso
Introduzione ai sistemi dispersi e colloidali (Soft Matter). Polidispersità, forma e dimensioni, rapporto tra superficie e volume. Struttura dell’interfase. Preparazione di dispersioni colloidali: nucleazione e crescita di nano e micro particelle. Proprietà di dispersioni concentrate e diluite. Tensione superficiale e Wetting. Tensione superficiale, energia superficiale, angolo di contatto, coesione ed adesione, spandimento. Adsorbimento all’interfase ed aggregazione anfifilica. I tensioattivi: proprieta’, termodinamica di adsorbimento all’interfaccia, proprieta’ in soluzione (temperatura di Krafft e cloud point), auto-aggregazione micellare, teorie del self-assembly, mesofasi liquido-cristalline. Emulsioni e Microemulsioni. Definizione e cenni storici, proprietà chimico-fisiche. Formazione, stabilità, e destabilizzazione di emulsioni. Importanza tecnologica di sistemi emulsivi e microemulsivi. Esempi applicativi in campo alimentare (cucina molecolare), farmaceutico (drug delivery e targeting), cosmetico, vernici, ecc.. Micro e macro-emulsioni come sistemi templanti per la preparazione di meso-sistemi e nanoparticelle.
Tecniche di indagine sperimentali per la Soft Matter. Scattering di Luce, raggi X e Neutroni, Riflettività di raggi X e Neutroni. Controllo di stabilità di dispersioni colloidali. Forze, energie e lunghezze di scala nella Soft Matter. Potenziali di interazione interparticellari, criteri di stabilità ( teoria DLVO), coagulazione di dispersioni. Soluzioni Polimeriche. Regime diluito e semidiluito, microstruttura (contour length, persistence length, radius of gyration), volume escluso, teoria di Flory-Huggins e leggi di scala (deGennes). Concetti di Soft Matter applicati in Biologia: Introduzione, membrane lipidiche, DNA, proteine, polisaccaridi, macromolecole. Esempi applicativi in campo diagnostico, biomedico e di nano-farmacologia.