SPECIFICHE TECNICHE

ESEMPI APPLICATIVI

Generazione di Nanodiamanti

Le alte temperature (alcune migliaia di K) e le alte pressioni (alcuni GPa) che entrano in gioco durante il collasso delle bolle di cavitazione possono favorire, nel processo di condensazione delle specie ablate, la formazione di loro fasi metastabili. Un esempio riguarda la possibilità di generare nanodiamanti tramite semplice ablazione con impulsi laser al fs di grafite in acqua. Tuttavia, in questo caso, le proprietà delle nanoparticelle prodotte cambiano in funzione della frequenza di ripetizione degli impulsi utilizzati passando, come mostrato con la spettroscopia Raman, da nanoparticelle di diamond-like carbon (DLC), con  frequenza di ripetizione 10-100 Hz, a nanodiamanti quando la frequenza di ripetizione del laser è 1 kHz.

Si veda: Antonio, Santagata et al. J. Phys. Chem. C 115, 5160 (2011)
DOI: 10:1021/jp1094239

Formazione di microtubi per autoassemblaggio di NPs

L'ablazione con impulsi laser al fs di Ti in acqua, porta alla formazione di specie con diversi stati di ossidazione del metallo con la copresenza di NPs di Ti₂O₃, TiO₂ e TiOH e specie cristalline riconducibili al rutilo (TiO₂). Anche se le loro dimensioni sono comprese nell'intervallo di 5-100 nm la prevalenza di NPs hanno diametro tra i 5-10 nm. La peculiarità del processo di ablazione indotto da impulsi laser al fs è però caratterizzato dalla presenza di lamelle nanoscopiche che assieme alle NPs danno origine, dopo alcuni giorni di permanenza in soluzione alla formazione di nanofilamenti di lunghezza e spessore rispettivamente di decine e alcuni nanometri. Dalla permanenza di queste nanostrutture in soluzione (e.g. > 7 giorni) si ha, per la presenza delle specie TiOH e la chimica indotta in soluzione dal processo di LAL, la formazione spontanea di microtubi sui quali coalescono le NPs. Questi microtubi hanno lunghezza e diametro della parete interna rispettivamente di alcuni mm e di 2μm.

Si veda: Angela, De Bonis et al. Surf. Coat. Tech. 207, 279 (2012)   
DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.06.084

Silver-silica core-shells preparati per ablazione laser in liquido di un target di Argento immerso in soluzioni colloidali di silice mesoporosa

Alcuni materiali nanocompositi di silice mesoporosa ordinati esagonalmente, MCM-41 ed SBA-15, sono stati sintetizzati sia per sintesi chimica che per ablazione laser in liquido e funzionalizzati con nanoparticelle di Ag. I risultanti materiali preparati (Ag/SBA-15 e Ag/MCM-41) presentano sulla loro superficie una quantità significativa di nanoparticelle di Argento (AgNPs) di dimensioni tra 5-50 nm. Il processo di ablazione laser non ha causato un danneggiamento significativo della struttura mesoporosa di SBA-15 e sono state principalmente generate nanoparticelle di argento metallico (Ag0). Inoltre, tramite l'ablazione laser di un target di Ag immerso in una soluzione colloidale statica di silice mesoporosa di tipo MCM-41 o SBA-15, è stata anche dimostrata la formazione di Silver-silica core-shells (Ag@SBA-15 e Ag@MCM-41). I risultati ottenuti ci hanno permesso di dimostrare, inoltre, che la scelta della silice mesoporosa di partenza influenza lo spessore del core-shell di silice oltre che la distribuzione dimensionale delle nanoparticelle di Ag prodotte.

Si veda:

• Ágnes, Szegedi, et al., Appl. Phys. A 117, 55 (2014) DOI: 10.1007/s00339-014-8499-8
• Antonio, Santagata, et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 205304 (2015)  
• DOI: 10.1088/0022-3727/48/20/205304

Contatto: Ambra Guarnaccio - ambra.guarnaccio@ism.cnr.it

SPECIFICHE TECNICHE

ESEMPI APPLICATIVI

Ordine Magnetico attraverso Super-Super Scambio nel Cr[(D₃N-(CH₂)₂-PO₃)(Cl)(D₂O)], un Ibrido Organico-Inorganico Magnetoelettrico e Polare

Un materiale ibrido a strato costituito di cromo(II) aminoetilfosfonato parzialmente deuterato è stato preparato sciogliendo in ambiente inerte e con lieve riscaldamento in un tubo di Schlenck cromo metallico in DCl. La soluzione blu cosi ottenuta viene filtrata e trasferita sotto azoto in un altro tubo di Schlenck contenente acido 2-aminietilfosfonico. Dopo alcuni giorni di reazione a 85-90 °C in ambiente inerte si forma un precipitato microcristallino di colore blu estremamente sensibile all'aria il quale è stato chiuso in fiale di quarzo. Il forte accoppiamento magnetoelettrico osservato è stato indagato tramite diffrazione neutronica su polveri e misure di magnetizzazione fino a 2 K.
 
Si veda: G. Nénert, H.-J. Koo, C. V. Colins, E. M. Bauer, C. Bellitto, C. Ritter, G. Righini, M.H. Whangbo, Inorg. Chem., 2013, 52, 753-760, doi: 10.1021/ic301874v

Sintesi di LiFePO₄ drogato con manganese a partire da precursori ibridi organici-inorganici  
 
Ibridi organici-inorganici basati su fenilfosfonati contenti Fe(II) e Mn(II) sono stati preparati da miscele acquose con l'uso di tecniche di Schlenck. I solidi ottenuti, stabili all'aria, sono stati usati come precursori dopo miscelazione conLi₂CO₃ per la preparazione di LiFePO₄ drogato con manganese, il quale è un interessante materiale catodico per batterie litio-ione. La calcinazione delle miscele di precursori in ambiente inerte risulta nella formazione di una polvere nera. Le proprietà elettrochimiche del litio ferro manganese fosfato sono stati confrontati con LiFePO₄ e LiMnPO₄ puro per valutare l'influenza dell'drogaggio sul materiale.
 
Si veda: A. Dell'Era, M. Pasquali, E.M. Bauer, S. Vecchio Ciprioti, F.A. Scaramuzzo, C. Lupi, Materials, 2018, 11, 56; doi: 10.3390/ma11010056

SPECIFICHE TECNICHE

ESEMPI APPLICATIVI

Nanoarchitetture di FePt@MWCNTs/Ru con doppia funzionalizzazione

L'esempio riportato mostra la sintesi di nanocompositi con una nanoarchitettura complessa a tre componenti: i nanotubi di carbonio (CNTs) che conferiscono ampia superficie, nanoparticelle (NPs) di Ru che decorano i CNTs e che agiscono da catalizzatore e NPs di FePt all'interno dei CNTs che hanno lo scopo di conferire al nanocomposito un comportamento magnetico. Quest'ultimo, ha una duplice funzione: la prima, più semplice, è quella di muovere o rimuovere il nanocomposito catalizzatore a proprio piacimento nell'ambiente di reazione. La seconda, più complessa, è quello di fornire un riscaldamento locale al catalizzatore senza riscaldare tutta la soluzione. Il riscaldamento locale è ottenibile tramite un campo magnetico alternato applicato dall'esterno come avviene nel caso dell'ipertermia di NPs magnetiche per scopi terapeutici. Questo potrebbe portare in fase di catalisi ad un forte risparmio di energia ed a una maggiore specificità della reazione.  L'unicità di questo lavoro risiede nel grande controllo sulla struttura dei nanocompositi e sul posizionamento altamente specifico (interno o esterno ai CNTs) dei suoi componenti.
 
Si veda: B. Astinchap,R. Moradian, A. Ardu, C. Cannas, G. Varvaro, A. Capobianchi. Chem. Mater. 24, 3393(2012)

Sintesi efficace di nanoparticelle di lega L₁₀ da sali precursori stratificati  
 
Una strategia di sintesi intelligente e facilmente scalabile, chiamata Preordered-PrecursorsReduction, è stata applicata con successo per sintetizzare nanoparticelle della lega L₁₀ MPt (M = Fe, Co Ni, Mn) altamente ordinate in condizioni più blande rispetto ai processi ordinari. L'ordine naturale dei sali precursori M(H₂O)₆PtCl₆ cristallini, costituiti da atomi M e Pt su piani alternati che imitano la disposizione atomica della struttura L10, svolge un ruolo fondamentale nel fornire a tutti i sistemi una certa quantità iniziale di ordine chimico che facilita la formazione della fase L₁₀ ordinata, che si ottiene quindi in condizioni più miti, in termini di temperatura di processo e tempi di reazione, rispetto a quanto richiesto dalle strategie ordinarie.

Si veda:

• X.C. Hu, E. Agostinelli, C. Ni, G.C. Hadjipanayis, A. Capobianchi. Green Chem. 16, 2292 (2014) 
• G. Varvaro, P. Imperatori, S. Laureti, C. Cannas, A. Ardu, P. Plescia, A. Capobianchi, JALCOM, In press (2020)