La preparazione e la caratterizzazione di nuovi materiali nanostrutturati,  che mostrano porosità permanente o includono polimeri in architetture supramolecolari, sono l'obiettivo principale del nostro gruppo di ricerca. Gli sforzi per progettare adatti nanospazi e ottimizzare interfacce estese ha permesso la fabbricazione di materiali contenenti gas e polimeri dotati di proprietà speciali e morfologia desiderata. La relazione struttura-proprietà  è stata fornita da una caratterizzazione accurata di risonanza magnetica nucleare per rotazione all'angolo magico (MAS NMR) e NMR con campione statico. Per questi fini abbiamo a disposizione laboratori di sintesi ed un laboratorio dedicato alla spettroscopia NMR dello stato solido.

Gli attuali argomenti di ricerca riguardano i temi generali di confinamento di molecole e di macromolecole in gallerie e nanocanali di varie dimensioni (0.5 - 4.5 nm). I materiali nanoporosi sono sintetizzati e sfruttati a tale scopo, realizzando assorbimento di gas e polimerizzazione allo stato confinato.
Le matrici comprendono cristalli molecolari (inclusi dipeptidi porosi), strutture mesoporose ibride, polimeri iper-reticolati, polimeri porosi organici e strutture metallorganiche porose. Le matrici, che mostrano estese aree interattive (1000 - 5000 m²/g), formano intime addotti host-guest, realizzando materiali organici straordinariamente robusti e solidi contenenti rotori molecolari, la cui dinamica è regolata dalle specie diffuse al loro interno.
Lo studio di reattività e l'interazione delle specie incluse nei contenitori nanometrici comprende anche repliche morfologiche ottenute per polimerizzazione o trasformazione termica dei polimeri inclusi in polimeri coniugati e in nanofibre di carbonio. I processi di diffusione dei gas nei materiali porosi e la diretta rilevazione di gas diffusi nei solidi è effettuata mediante la tecnica MAS e NMR iperpolarizzato (¹²⁹Xe, CO₂ e metano).

Prof.ssa Silvia Bracco
Dott. Charl Xavier Bezuidenhout
Prof. Piero Sozzani

Laboratorio di NMR Stato Solido –Edificio U5, Piano 0, locale T067A/B
Laboratorio di Caratterizzazione di nanostrutture porose – Edificio U5, Piano 0, locale T066
Laboratorio Sintesi e caratterizzazione dei polimeri - Edificio U5, Piano 0, locale T032 (sezione B)

• Spettrometro NMR Bruker NEO_300 MHz con magnete superconduttore wide bore di 7.05 T dedicato allo stato solido, equipaggiato con diverse sonde CP-MAS per lavorare fino a 15 kHz di velocità di rotazione all'angolo magico e con teste di misura per l’osservazione di nuclei in modalità statica. Spettrometro NMR Bruker Avance III_600 MHz dotato di cryoprobe ed equipaggiato anche con sonde HR MAS e CP MAS 35 kHz. Pompe ad alto vuoto (10^-9 torr) e setup per spettroscopia dello Xenon iperpolarizzato (laser-excited NMR)
• Assorbitore gravimetrico di gas (CO₂) a diverse temperature e pressioni fino a 20 bar (IGA)
• Microcalorimetro (Setaram μDSC7) accoppiato ad assorbitore volumetrico (Micromeritics ASAP 2050) per la misura dell’entalpia di interazione gas-matrice a caricamento controllato di gas
• Calorimetro Differenziale a Scansione (STARe DSC, Mettler Toledo) per la determinazione delle transizioni in materiali amorfi e cristallini
• Schlenk Lines, Sistema di anidrificazione solventi
• Gel Permeation Chromatography per la determinazione della masse molecolari dei polimeri (GPC), Analisi Dinamico-Meccaniche di materiali polimerici (DMA)

Il gruppo inoltre ha accesso a:

• Diffrattometri di Raggi-X di polveri policristalline (PXRD, SMARTLAB Rigaku e MINIFLEX Rigaku)
• Strumento per Analisi Termogravimetrica (TGA, Mettler Toledo)
• Centro di Microscopia Elettronica dell’Università di Milano-Bicocca