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 2016. 2)Ian
W. Hamley Introduction to Soft Matter. Wiley 2007. 3)Terence Cosgrove Colloid Science: Principles, Methods and Applications. Blackwell 2015. 4)Julian Eastoe. Surfactant Chemistry. Wuhan University
Press 2015.
Obiettivi Formativi
Scopo del corso è quello di fornire allo studente: una solida preparazione di base nell'ambito della “Soft Matter” e le 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 fisica delle formulazioni.
Gli studenti acquisiranno la capacità di affrontare diverse problematiche di base ed applicative nel contesto della scienza della Soft Matter (es: basi concettuali delle nanoscienze o delle formulazioni a base di surfattanti e polimeri per applicazioni industriali).
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: Chimica Fisica I, Chimica Fisica II
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attività in aula: 48
Altre Informazioni
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: proprietà, termodinamica di adsorbimento all’interfaccia, proprietà 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 (ad es. 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, raggio di girazione), 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 nanofarmacologia.