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 Ed. Colloid
Sciente. Blackwell 2015. 4)Julian Eastoe. Surfactant Chemistry. Wuhan University
Press 2015.
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 selfassembly,
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 nanofarmacologia.