FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Titolare: Prof. Pierluigi Reschiglian CORSO.

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1 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Titolare: Prof. Pierluigi Reschiglian CORSO OPZIONALE LM FOTOCHIMICA E MATERIALI MOLECOLARI Formazione di Provenienza Studenti: - Triennale Chimica - Triennale Chimica dei Materiali Crediti Formativi: - 4 lezioni frontali (32 ore)

2 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Contenuti Sistemi dispersi: definizioni e cenni storici, l'importanza dei sistemi dispersi in natura. Principi di chimica-fisica dei sistemi dispersi: stabilità delle dispersioni, interazioni di superficie e intraparticellari, forze elettrostatiche e chimica superficiale, proprietà cinetiche e moto browniano. L'analisi di distribuzione dimensionale e morfologica di campioni dispersi. Principi delle tecniche analitiche e relativi metodi per la loro applicazione all analisi di campioni dispersi. Microscopia, Metodi ottici, Coulter counter, Tecniche separative.

3 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi I Sistemi Colloidali: Proprietà e Caratteristiche di Nano e Micro Sistemi Dispersi Spuma Sangue Latte Vernici Nebbia

4 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi What is light scattering? In nature… blue sky and white clouds red sunset Son is very good, indeed! Theoreticals first described by Lord Rayleigh 1871

5 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi DispersiMALS Incident light photodiodes Transmitted light

6 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Metodi danalisi per la determinazione della distribuzione dimensionale e morfologica di campioni dispersi Microscopio Elettronico ESZ

7 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Size/shape characterization by F4-MALS MALS r g or RMS – mass average (root mean square) distance of each point in a molecule from the molecule center of gravity. lower limit 10nm F4 r h or Hydrodynamic radius – radius of a sphere with the same diffusion coefficient of the sample. lower limit 1nm

8 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Legame covalente del fluoroforo via SiOEt 3 Nanoparticelle quali 3D scaffold per il fluoroforo Energy transfer tra le unità di fluoroforo Nanosensori FRET Purificazione dal fluoroforo non legato Fluoroforo è legato alla matrice Size sorting

9 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi OLIGOTHIOPHENE-SILICA NPs (TF-SiO2 NPs) EXPERIMENTAL CONDITIONS Vc: 0.65 ml/min Vx: 0.15 ml/min MOBILE PHASE: 50:50 H20/EtOH CHANNEL GEOMETRY THICKNESS: 250 µm LENGHT: 24 cm MEMBRANE Reg. Cell 10 kDa Thiophenes are molecular dyes characterized by high chemical and optical stability and bright emission over the entire visible range Silica nanoparticles (SiO 2 NPs) are water soluble, biocompatible and easy to functionalize with biomolecules.

10 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi Free TFs NPs BLUE and GREEN TF-SiO2 NPs FLUORESCENCE SIGNAL ex : 325 nm, em : 500 nm) Free TFs Ti-SiO2 NPs

11 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi COATED GOLD NPs (GNPs) G Schneider, G Decher Nano Letters (2006), 6, 530-536 Poly Allylamine Hydrochloride (PAH) Sodium Polystyrene Sulfonate (PSS) Vc: 0.5ml/min Vx: 1.00 - 0.00 ml/min in 20 min MOBILE PHASE: NaCl 10mM CHANNEL GEOMETRY THICKNESS: 250-350 m LENGHT: 24 cm MEMBRANE Reg. Cell 10 kDa EXPERIMENTAL CONDITIONS d=15 nm MW 15 kDa MW 4.3 kDa

12 FACOLTA DI SCIENZE FF MM NN – ANALISI DI NANO E MICROSISTEMI DISPERSI Analisi di Nano e Micro Sistemi Dispersi GNP(PAH-PSS) NPs free polyelectrolyte (PSS) NPs free polyelectrolyte (PAH) GNP(PAH-PSS-PAH) UV (230 nm) MALS (LS 90°) 530 nm Time Wavelength Absorbance GNP(PAH-PSS) d = 17-19 nm GNP(PAH-PSS-PAH) d = 18-21 nm 15 nm 1-2 nm TEM 10 nm - 30 nm 10 nm - 55 nm