Institute of chemistry of organometallic compounds (ICCOM)

  • Institute of chemistry of organometallic compounds (ICCOM) (literal)
  • Istituto di chimica dei composti organo metallici (ICCOM) (literal)
  • The Institute of Chemistry of Organometallic Compounds consists of a head office and laboratories in Florence, of two stations located in the Universities of Pisa and Bari and of a Research Unit at the Chemistry Department of the University of Trieste. The permanent staff comprises 27 researchers, 5 technicians and 4 administrative persons, one of these with a temporary position since October 2007. Overall, the associate researchers from Universities were 31 in the year 2007. In the same years the non-permanent staff such as bourse-holders, research contract-holders and Post-Docs were (25), while the graduate student were 35. Since 2006, ICCOM is responsible for the administration of the Center for Electronic Microscopy (CEME) of the CNR Research Area of Florence. The overall 2007 production of published papers in international journals or in books was 76 items, 67 of which in ISI journals, 4 in non ISI journals, and 5 were chapters of books. The patents were 9, realized in joint collaboration with industries or owned by the CNR. One book was edited by the Institute. In consequence of its vigorous international activity, the training activity of European young researchers at ICCOM has been fully satisfactory The institutional research covers the following areas: SUSTAINABLE HOMOGENEOUS AND HETEROGENEOUS PROCESSES PRODUCTION OF HYDROGEN AND ENERGY FROM RENEWABLES TRANSFORTMATION OF RENEWABLES INTO CHEMICALS INORGANIC, ORGANIC AND ORGANOMETALLIC SYNTHESES STUDY OF STRUCTURE/ACTIVITY RELANTIOSHIPS SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY The presence of synthetic chemists, experts in various spectroscopic techniques, theoreticians and biologists makes the ICCOM a flexible and multidisciplinary structure to carry out both fundamental and applied research, to be effective in the technology transfer, to train European young researchers in the main area of molecular and material sciences, with particular regard to catalytic technologies at both molecular and nano-size level. The integration of the competences and expertise of the ICCOM researchers has allowed them to obtain important results in various fields of molecular sciences and nanotechnologies, with particular reference to sustainable catalytic technologies, to the production/activation of hydrogen (hydrogen economy), to the production of energy via new systems, to the preparation of polymeric and nanocomposite materials, to the synthesis of biologically active molecules and functional devices. PRINCIPAL RESEARCH PROJECTS: design, development and production of homogeneous and heterogeneous catalysts for sustainable processes in different phase variation systems new systems for the direct production of electrical power (electrocatalysts for fuel cells of the types PEFC and DAFC) - production, activation and storage of hydrogen (metal hydrides, MOF) production of hydrogen (reforming of hydrocarbons, alcohols, sugars, water electrolysis) hydrogen storage (metal hydrides,MOFs) preparation and postfunctionalization of polymeric materials preparation of organic/inorganic polymeric nanocomposites preparation of oligomers and polymers for use in optoelectronics preparation of ion exchange membranes (ionomers), especially anion exchange membranes for alkaline fuel cells preparation of biologically active compounds, especially optically pure compounds via enantioselective synthesis and catalysis speciation and degradation of toxic and environmentally harmful metallic and organometallic species theoretical studies and model studies of reaction mechanisms advanced MS, NMR and EPR studies construction of scientific instrumentation, in particular of autoclaves and devices for NMR and IR measurements under elevated gas pressure The main objectives and specific projects performed in 2007 have been in line with the priority areas indicated in both the Guide Lines for the Scientific and Technological Policy of the Italian Government (production systems, energy, environment, health) and the 6FP anf 7FP of the European Union. The Institute has intensely collaborated with several laboratories from the CNR and Universities as well as private enterprises of different size. The table bleow summarizes the most relevant research contracts signed in 2007 with a neat value of 1.254.000 €, which corresponds to six times the institutional budget provided by the central administration of the CNR. committente subject Initial date Duration months Value IVA included Acta spa (Italy) Electrocatalysts for fuel cell and electrolysis applications 01/07/06 12 36.000,00 Argus Chemical (Italy) Chemical analyses byNMR and GC/MS spectroscopy 01/01/07 12 15.120,00 Arkema (France) Control of maleic anhydride grafting onto polypropylene 01/12/05 18 27.000,00 Idea lab (Italy) Design, development and characterization of DEFC stack 16/05/06 12 72.000,00 DeNardi SUN-NANOTECH Design of electrochemical gas ensors 01/01/07 12 6.000,00 Thermphos International (The Netherlands) White phosphorus activation and functionalization 01/04/06 24 80.000,00 Ente cassa di Risparmio di Firenze (Italy) Advanced Research Programme for the production, storage and utilization of hydrogen as energy carrier (Progetto HYDROLAB) 01/01/07 12 255.000,00 MIUR (Italy) Synthesis of conjugated polymers functionalized with biomolecules and their applications as sensors 2004 36 176.250,00 MIUR (Italy) Mew materials and nanostructured polymeric films with reduced environmental impact and with tailored response to chemical-physical agents (NANOPACK) 12/09/05 36 199.900,00 MIUR (Italy) Inorganic and hybrid nanosystems for the development and innovation in fuel cell technology (FISR) 18/04/05 36 475.311,50 Toscana Region/Ministero del Lavoro/UE “EBH2: Electro-Bio-Hydrogen” (Programma Operativo Ob. 3 della Regione Toscana – Misura D4) 01/01/07 24 500.000,00 Puglia region/ Ministero della Salute Pharmacological prevention in patients suffering from multiple myeloma. Inhibitors COX-2 of angiogenesys and of tumoral growth 2005 12 19.800,00 UE Transition Metal Chemistry and Catalysis in Aqueous Media – AQUACHEM (Contratto Marie Curie RTN n. MRTN-CT-2003-503864) 23/12/03 48 213.884,00 UE New Chemistry and Catalysis with Hydride Compounds - HYDROCHEM (Contratto RTN n. HPRN-CT-2002-00176) 01/10/02 48 181.690,00 UE Integrated design of catalytic nanomaterials for a sustainable production - IDECAT (Network of Excellence) 01/04/05 60 380.000,00 UE Nanotechnologies and nanosciences, knowledge-based multifunctional materials and new production processes and devices - NANOHYBRID (Contratto n. STRP 516972) 01/03/05 36 154.829,00 UE Atom-economic syntheses using palladium, the chameleon catalyst - PALLADIUM (Contratto RTN n. HPRN-CT-2002-00196) 01/10/02 48 171.543,00 The competence and expertise of the ICCOM researchers have allowed for the realization of studies in various fields at both fundamental and applied level and have favored the participation of of ICCOM to numerous projects of the 6th and 7th Framework Programmes: FP6 1) Atom-economic syntheses using palladium, the chameleon catalyst - PALLADIUM (Contratto RTN n. HPRN-CT-2002-00196, 2) Nanotechnologies and nanosciences, knowledge-based multifunctional materials and new production processes and devices - NANOHYBRID (Contratto n. STRP 516972). 3) Integrated design of catalytic nanomaterials for a sustainable production - IDECAT (Network of Excellence)New Chemistry and Catalysis with Hydride Compounds - HYDROCHEM (Contratto RTN n. HPRN-CT-2002-00176). 4) Transition Metal Chemistry and Catalysis in Aqueous Media – AQUACHEM (Contratto Marie Curie RTN n. MRTN-CT-2003-503864). FP7 5) Homogeneous Supported Catalyst Technologies: the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals production, NANO-HOST, FP7-PEOPLE-2007-1-1-ITN Of particular relevance is the Network di Excellence \"Integrated Design of Catalytic Nanomaterials for a Sustainable Production\" (IDECAT) financed by the EU within the FP6. This Network belongs operates within the strategic area “Nanotechnology and nanoscience, knowledge based multifunctional materials, new production processes and devices\". IDECAT started its activity on April 1st 2005 and will be financed for 5 years with an overall budget of 9.500.000 €. 2.500.000 € will be managed by ICCOM-CNR to support the CNT activities. The top-management of IDECAT comprises a Governing Board, un Executive Committee and, most importantly, an Industrial Council with members coming from the major European Industries in the fields of Chemistry and Energy production: Astra Zeneca, Atofina, British Petroleum, Centro Ricerche Fiat, DOW, Enitecnologie, ExxonMobil, Johnson Matthey, Repsol YPF, Rhodia, Sasol, BASF, Bayer, Degussa, ACTA SpA. IDECAT is the only European Network dedicated to catalysis and relative production processes. The main partners of IDECAT, among which the CNR, will establish in 2008 the European Institute of Catalysis (ERIC), a legal body with its headquarters in Brussels. ERIC will be the principal conversation partner in the catalysis field with the National and EU Institutions and wit the European Industry. In 2004, ICCOM has signed a contract with the Ente Cassa di Risparmio di Firenze for the creation of an advanced laboratory aimed at developing the production, storage and utilization of hydrogen (HYDROLAB). The project involves as partners the Departments of Chemistry and Agricultural Biotechnologies of the University of Florence, the CNR Institute ISC, and the European Laboratory LENS. The project provides financial support for the temporary recruitment of young researchers as well as for purchasing scientific instrumentation. In the field of hydrogen production by innovative water electrolysis ICCOM is carrying out since 2007 a research activity, in collaboration with the Universities of Florence and Pisa, ACTA SpA, and two CNR Institutes, supported by Regione Toscana entitled “Sustainable Production of Hydrogen via Electrochemical and Photobiological Processes” worth of 500.000 €. The project involves as partners the Departments of Chemistry and Engineering of the University of Pisa, the Department of Agricultural Biotechnologies of the University of Florence, the CNR Institute ISC, and the private company ACTA SpA. The ICCOM is an advanced center for the design and development of scientific instrumentation for high pressure studies. Recent achievements include: - high-pressure reactors (up to 250 bar and 250 °C) equipped with solid and liquid injectors, sampling devices, controllers of temperature, stirring rate and pressure. - high-pressure NMR tubes (up to 250 bar and 200 °C) comprising 10 mm OD sapphire tubes sealed by amagnetic titanium valves, high-temperature rotors, charging systems for gases, and pliers for the introduction of the tube into the spectrometer probehead. - high-pressure reactors with control on temperature, pressure, stirring rate, combining IR cells for continuous monitoring of the reactions. The demand of the high-pressure instrumentation developed at ICCOM is so great to forecast the creation of a spin-off enterprise with good chances of success. (literal)
  • L’Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (ICCOM) è attualmente articolato su una sede centrale a Firenze, su due UOS localizzate a Pisa e Bari e su una Unità Distaccata situata presso il Dipartimento di Chimica dell’Università di Trieste. Nell'insieme ICCOM conta al momento della compilazione del presente consuntivo un totale di 48 ricercatori, 9 collaboratori tecnici e 8 collaboratori di amministrazione di cui 3 a tempo indeterminato. Dal 2006, ICCOM gestisce amministrativamente il Centro di Microscopie Elettroniche (CEME) dell’Area di Ricerca CNR di Firenze ed il relativo personale. Nel 2013, ICCOM si è avvalso anche di oltre 40 ricercatori associati, per la maggior parte Ricercatori universitari provenienti da 8 Università italiane. Tra i Ricercatori Associati si contano anche due unità di personale ex-ICCOM già collocato a riposo, ma associato all’istituto. I giovani ricercatori, italiani e stranieri, con assegno di ricerca, contratto di collaborazione continuativa coordinata, o borsa di studio dottorale sono stati oltre 30, numerosi anche gli studenti in tesi di laurea sia per il percorso magistrale che per conseguire il Dottorato di Ricerca. Nel 2013 l'Istituto ha anche ospitato vari scienziati visitatori di altri paesi (Germania, Russia, Francia, Polonia) che hanno trascorso periodi di studio di durata variabile, da due settimane ad un anno, presso i laboratori ICCOM. L’attività di formazione ed alta formazione di ricercatori italiani ed europei nel 2010 è stata pertanto in linea con quella che ha da sempre caratterizzato l'attività dell'istituto. A questo proposito è motivo di orgoglio che molti dei collaboratori italiani e stranieri, formatisi presso ICCOM negli anni precedenti attraverso borse di studio e/o assegni di ricerca durante il loro percorso postdottorale abbiano successivamente ottenuto posizioni accademiche e scientifiche di rilievo nei loro paesi di origine sia in Dipartimenti Universitari che in centri di ricerca governativi (CNRS, CSIC, RAS) o industriali. La produzione complessiva dei prodotti della ricerca è stata notevole. Le pubblicazioni scientifiche nel 2010 sono state pari a 80 articoli su riviste ISI e 6 su riviste non ISI, 7 capitoli di libri e 2 brevetti di invenzione depositati in collaborazione con industrie o di proprietà CNR. Tra questi va certamente menzionato il brevetto sullo sviluppo di un metodo di assorbimento del biossido di carbonio da parte di soluzioni di basi azotate che promette un grande risparmio energetico rispetto alla tecnologia CCS adesso in corso di utilizzazione. Sono stati stato inoltre editi quattro libri di, cui tre per i tipi Springer-Verlag. Mantenendo ben salda una tradizione poliennale anche nel 2010 sono stati organizzati o co-organizzati da ricercatori ICCOM congressi, internazionali e nazional, workshopi e scuole di alta formazione, ricoprendo incarichi di assoluto rilievo (Chairmanship o Membership del Comitato organizzatore) nei vari comitati organizzativi. Ampia e diversificata è stata la partecipazione del personale ICCOM a commissioni e gruppi di lavoro, nel CNR, nella Società Chimica, in Fondazioni scientifiche ed in altre organizzazioni nazionali ed europee. I compiti istituzionali di ICCOM prevedono l’esecuzione di ricerche nei seguenti settori: - PROCESSI CATALITICI OMOGENEI ED ETEROGENEI SOSTENIBILI E SELETTIVI; - CHIMICA E TECNOLOGIA DELL'IDROGENO E DEI NUOVI MATERIALI PER L'ENERGIA - TRASFORMAZIONE DI RISORSE RINNOVABILI IN ENERGIA E PRODOTTI AD ALTO VALORE AGGIUNTO; - SINTESI INORGANICHE, ORGANICHE ED ORGANOMETALLICHE; - STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DEL MECCANISMO DI REAZIONE IN PROCESSI ORGANOMETALLICI ED IN REAZIONI CATALIZZATE - STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DELLE RELAZIONI ESISTENTI TRA STRUTTURA/REATTIVITA’ E TRA STRUTTURA E PROPRIETA’ FUNZIONALE Raccogliendo nelle sue sedi operative le competenze di chimici inorganici, organometallici ed organici, di chimici analitici, computazionali e teorici, di chimico-fisici e di biologi e fisici, ICCOM si presenta come una struttura multidisciplinare a tutto tondo del tutto autorevole e di elevata reputazione nazionale ed internazionale ed in grado di svolgere attività di ricerca, sia fondamentale che applicata, e di contribuire alla formazione di giovani ricercatori nelle seguenti tematiche di ricerca: - processi catalitici sostenibili, omogenei ed eterogenei, (dalla sintesi di nuovi catalizzatori alla progettazione e realizzazione di nuovi processi) con particolare riferimento all’impiego dell’acqua come solvente per processi catalitici omogenei; - produzione di energia, con particolare riguardo alla preparazione di (i) elettrocatalizzatori per la produzione di energia elettrica mediante celle a combustibile (elettrocatalizzatori anodici e catodici per celle a combustibile PEMF e DAFC; membrane a scambio ionico; celle a combustibile monoplanari e piccoli stack) (ii) catalizzatori per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi e reforming di idrocarburi, alcoli e risorse rinnovabili; - studio e sviluppo di nuovi materiali per l’immagazzinamento di idrogeno (idruri metallici, cristalli organometallici ad elevata porosità e materiali nanostrutturati); - studio dei processi di storage reversibile di idrogeno in serbatoi chimici (acido formico, amminoborani); - progettazione e realizzazione di materiali fotovoltaici organici ed organometallici di terza generazione; - tecnologie per CCS e per la valorizzazione del biossido di carbonio; - produzione di materiali polimerici polifunzionali (con particolare riguardo a materiali compositi e loro funzionalizzazione e di ionomeri); - produzione di oligomeri e polimeri di interesse applicativo nel campo della optoelettronica e di membrane a scambio anionico (ionomeri) per celle alcaline - produzione di nanocompositi organici/inorganici - produzione, funzionalizzazione e applicazioni di nanotubi di carbonio e di materiali inorganici (ossidi) - progettazione e sintesi di di intermedi e molecole biologicamente attive per l’industria farmaceutica, per applicazioni nella chimica fine, nella diagnostica medica e nell’optoelettronica; - studio dei meccanismi di reazione tramite misure chimico-fisiche con particolare riferimento alla spettroscopia NMR ed IR anche ad alta pressione; - studi avanzati di spettrometria di massa e di risonanze magnetiche, nucleari (NMR) ed elettroniche (EPR), e loro applicazioni alle scienze della vita, alla conservazione del patrimonio culturale ed alla razionalizzazione della reattività chimica chimica - speciazione e degradazione di specie metalliche ed organometalliche nocive alla salute ed all’ambiente - tecniche di calcolo per la comprensione di processi chimici (relazione struttura / reattività) e delle proprietà dei materiali molecolari (relazione struttura proprietà funzionale) - costruzione di strumentazione scientifica, con particolare riguardo ad autoclavi e dispositivi per spettroscopie NMR and IR ad alta pressione di gas ed a dispositivi per la tecnologia delle celle a combustibile. - sviluppo di nuove metodologie analitiche e chimico-fisiche con applicazioni pervasive nelle scienze molecolari, nella diagnostica in ambito medico e nella conservazione dei beni culturali. Gli obiettivi generali ed i progetti specifici dell'l’Istituto si configurano perfettamente in accordo con le aree prioritarie indicate sia nelle linee guida per la politica scientifica e tecnologica del Governo (sistemi di produzione, energia, ambiente, salute) espressa nel recente piano Nazionale della Ricerca (2011-13) e riprese nel 7° Programma Quadro (FP7) dell’Unione Europea. Le linee di attività e le competenze maturate ed in corso di ulteriore perfezionamento si configurano già in ottimo accordo con i bisogni strategici del paese e con gli input che provengono dal mondo industriale e dai decision maker comunitari in vista dell’elaborazione delle KET e FET a livello di FP8. L’Istituto è al centro di una ricca rete di collaborazioni scientifiche che coinvolgono altri Istituti del CNR e numerose Università ed agenzie di ricerca italiane e straniere. Di particolare rilievo la collaborazione coi ricercatori delle sezioni milanese e perugina di ISTM nonché coi ricercatori siciliani di ISMN (Palermo) e ICB (Pozzuoli e Catania). Notevole è anche il numero di contatti stabiliti e consolidati con industrie nazionali ed internazionali di piccole, medie e grandi dimensioni. Di primo livello è l’attività di partecipazione di membri qualificati dell’istituto a comitati, associazioni ed agenzie e consorzi internazionali (EUROCHEMISTRY, EUCHEMS, SUSCHEM, ERIC, COST, Commissione Europea) e nazionali (SCI, IT-SUSCHEM, Rete Energethica, panel di valutazione di progetti ministeriali e regionali, piattaforma idrogeno, H2-IT, etc) con ruoli tuttaltro che marginali. Altrettanto di valore è la partecipazione dei ricercatori ICCOM a panel di valutazioni nazionali (PRIN, FIRB, progetti regionali etc) ed internazionali (UE, COST, CSIC) , nonché la rilevante attività di peer reviewing svolta praticamente da tutti i ricercatori più anziani, spesso, per riviste di grande reputazione scientifica ed elevato IF. Alcuni ricercatori ICCOM fanno parte tuttora del Board editoriale di importanti riviste scientifiche, talvolta in posizione di primo livello. ICCOM svolge inoltre una significativa attività di outreach sia ospitando regolarmente per periodi di stage biannuali (giugno e settembre) studenti degli ultimi anni delle scuole superiori fiorentine, sia partecipando attivamente alla realizzazione di eventi di diffusione e divulgazione della conoscenza scientifica in ambito territoriale (partecipazione alla “Settimane della Scienza”, Open lab etc. ed eventi divulgativi, tavole rotonde, giornate tematiche, scuole di formazione, mostre, manifestazioni, conferenze aperte alla società civile e quanto altro). Numerose sono state le partecipazioni di ricercatori di punta di ICCOM a trasmissioni televisive e radiofoniche e ad interviste/interventi su giornali locali e nazionali. Le competenze multidisciplinari dei ricercatori ICCOM e la massa critica proponibile in differenti aree del sapere proprio delle scienze molecolari hanno permesso quindi di condurre ricerche in molteplici settori sia di ricerca fondamentale che orientata alle necessità dell'industria chimica con chiare prospettive di sviluppo prototipale e applicativo, ed hanno favorito l’inserimento dell’Istituto in programmi di ricerca e sviluppo Europei del 7° Programma Quadro, in programmi nazionali del MIUR (PRIN2007, PRIN2008), del MISE (ITALIA 2015) e del MATTM (PIRODE) nonché in programmi a valenza locale (REGIONE TOSCANA) o finanziati da agenzie territoriali toscane e pugliesi. Tra queste ultime iniziative, di ambito essenzialmente locale, ma di grande impatto sulla vita dell’Istituto, spicca il progetto FIRENZE HYDROLAB con l’Ente Cassa di Risparmio di Firenze per la realizzazione di un laboratorio avanzato per la produzione, immagazzinamento ed utilizzazione dell’idrogeno come vettore energetico. Il progetto cofinanziato con circa 3.000.000 € da ECRF è stato coordinato da ICCOM e si è concluso appunto nel 2010 dopo un percorso quinquennale coinvolgendo come partner istituti del CNR (ICCOM, ISC), Dipartimenti dell'Università di Firenze (Chimica, Energetica e Biotecnologie Agrarie) e laboratori di eccellenza europei (LENS). Il progetto FIRENZE HYDROLAB ha consentito ad ICCOM di rinnovare, nei laboratori della sua sede fiorentina, una parte consistente del suo parco apparecchiature e di arruolare e formare in settori high-tech un manipolo di giovani ricercatori da avviare a ruoli significativi nel mondo della ricerca e della produzione. Di almeno pari significato è il Network of Excellence europeo IDECAT (Integrated design of catalytic nanomaterials for a sustainable production) finanziato da FP6 e concluso, dopo un percorso quinquennale, nell'aprile del 2010. IDECAT ha raccolto in una struttura integrata laboratori di grande reputazione e qualificazione di molti paesi europei con esperienze complementari e multidisciplinari nelle varie aree della catalisi: eterogenea, omogenea, biocatalisi ed è stato concepito all’interno dell’area di interesse comunitaria “Nanotechnology and nanoscience, knowledge based multifunctional materials, new production processes and devices\". Il contributo complessivo che IDECAT ha ricevuto dalla Comunità Europea per l’intera sua durata è di oltre 9.000.000 €, dei quali circa 2.500.000 € sono stati gestiti da ICCOM-CNR per conto del CNR. Il top-management di IDECAT è stato articolato in un Governing Board, un Executive Committee e, assai importante, un Industrial Council di cui fanno parte aziende Europee leader nel settore della Chimica, e dell’Energia tra le quali grandi imprese come Astra Zeneca, Atofina, British Petroleum, Centro Ricerche Fiat, DOW, Enitecnologie, ExxonMobil, Johnson Matthey, Repsol YPF, Rhodia, Sasol, BASF, Bayer, Degussa ed altre ancora. I principali partners di IDECAT, tra cui il CNR, hanno nel 2008 costituito l’Istituto Europeo di Catalisi (ERIC), un’associazione senza fine di lucro con sede legale a Bruxelles che rappresenterà negli anni prossimi l'interfaccia tra la catalisi europea, accademica ed industriale, e i decision makers che indirizzano le scelte strategiche comunitarie in materia di R&D nelle scienze della catalisi applicata. Ricercatori ICCOM hanno ruoli rilevanti in tutti gli organismi di governante di ERIC. Di rilievo, infine, anche i progetti europei nell'area PEOPLE (FP7) che fanno riferimento al progetto ITN NANO-HOST, \"Homogeneous Supported Catalyst Technologies: the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals production\" - FP7-PEOPLE-2007-1-1-ITN e al progetto MODUCAT FP7-PEOPLE-IIF-2008-236423 “New modular self-assembled homogeneous catalysts for asymmetric synthesis in water”. Nel settore della produzione di idrogeno da processi elettrolitici è stato attivato nel triennio 2007-2010 un contratto con la Regione Toscana dal titolo “Produzione Sostenibile di Idrogeno mediante Processi Elettrochimici e Fotobiologici” per un valore complessivo di 500.000 €. Il progetto viene svolto in collaborazione con i Dipartimenti di Ingegneria e di Chimica dell’Università di Pisa, il Dipartimento di Biotecnologie agrarie dell’Università di Firenze, l’Istituto CNR ISC, e la compagnia privata ACTA SpA. Nello stesso settore è attivo dal gennaio 2010 il progetto PIRODE (“Hydrogen production from renewables and its release on demand through chemical storage”) finanziato dal Ministero dell’Ambiente con un valore di oltre 500.000 € per ICCOM (compreso cofinanziamento) su un budget totale di 1.600.000 €. La migrazione di ricercatori da IPCF ad ICCOM, avvenuta nel secondo semestre 2010, ha apportato ulteriore potenzialità progettuale che si è concretizzata attraverso progetti di ricerca della Regione Toscana. Tra questi vanno menzionati i progetti SUMUS, MONDI ed ALMA che fanno riferimento all’acquisizione di competenze specifiche nel settore dei Beni Culturali, L’ICCOM ha competenze (propri brevetti) nel settore della costruzione di strumentazione per ricerche nel settore delle alte pressioni, in particolare nel design e sviluppo di appropriate autoclavi e di apparati spettroscopici per studi meccanicistici e cinetici di processi catalitici ad alta pressione. A tutt’oggi, l’ICCOM è un punto di riferimento nazionale ed internazionale nella progettazione e costruzione di: - reattori ad alta pressione di gas (fino a 250 bar e 250 °C) dotati di iniettori di solidi e liquidi, apparati per campionatura e di controllo su agitazione, temperatura e pressione. - sistemi per l’acquisizione di spettri NMR in alta pressione di gas (fino a 200 bar e 150 °C) costituiti da tubi di zaffiro fino a 10 mm di diametro dotati di valvole in titanio amagnetico, rotore ad alta temperatura, sistemi di caricamento di uno o più gas, e strumento per l’inserzione dei tubi negli spettrofotometri. - reattori ad alta pressione in titanio dotati di apparato ottico per misure IR in continuo, completi di controllo agitazione/flusso, temperatura e pressione. -forni a flusso per l’idrogenazione o la pirolisi di materiali inorganici ed organici. La lista sottostante riporta i principali contratti in essere ed il loro importo complessivo. Nell’insieme i contratti esterni nel 2010 hanno portato nella cassa del CNR 1.004.627 €. A fronte di un contributo “ordinario” di circa un quinto. modulo di afferenza/ committente / oggetto / totale contratto IVA inclusa MD.P03.035.001 Regione Toscana MONDI 450.000,00 MD.P03.035.001 Regione Toscana VAT 112.600,00 MD.P03.035.001 Marwan Tech srl ALMA 148.200,00 MD.P03.035.001 Art-test sas SUMUS 96.000,00 MD.P03.035.001 OPA OPA/Opera Primaziale Pisana 52.200,00 PM.P01.012.002 MIUR PRIN2008 21.857,00 PM.P02.005.001 Ecopolimeri Nuovi materiali/policarbammidi 36.000,00 PM.P02.005.001 Regione Toscana NANOCELL 93.070,00 PM.P02.005.006 CAB srl Additivi per asfalti 4.200,00 PM.P02.005.006 Ecopolimeri Nuovi materiali/policarbammidi 36.000,00 PM.P02.005.006 Faraplan S.p.A. nuovi compound a base PVC 60.000,00 PM.P02.005.006 MIUR PRIN2008 44.635,00 PM.P03.001.001 Argus Chemical Caratterizzazione di composti organici, organometallici e catalizzatori eterogenei mediante spettroscopia NMR multinucleare (1H, 31P, 13C, 19F), GC, GC/MS ed XRD 9.600,00 PM.P03.001.001 MIUR Nanosistemi inorganici ed ibridi per lo sviluppo e l'innovazione di celle a combustibile (FISR) 475.311,50 PM.P03.001.001 Regione Toscana Concentrated photo voltaic combinEd SolAR Energy system “CESARE” (Regione Toscana - accordo di programma quadro “Ricerca e trasferimento tecnologico per il sistema produttivo – III Accordo Integrativo) 90.000,00 PM.P03.001.001 Gay Convenzione Ing. Gay 100.000,00 PM.P03.001.001 Min. Ambiente PIRODE 195.000,00 PM.P03.001.001 CNR Progetto bilaterale CNR/Taiwan 12.000,00 PM.P03.002.001 UE (Network of Excellence IDECAT) 670.000,00 PM.P03.002.001 Nippon Kodoshi Corporation (Giappone) Selective chemical reactions by catalytic polymeric membranes 162.000,00 PM.P03.002.001 UE Homogeneous Supported Catalyst Technologies: the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals production - NANOHOST 760.000,00 PM.P03.005.001 Regione Toscana Studio e definizione di procedure di Micro-metrologia per Field Emission Electric Propulsion (F.E.E.P.) \"MI.ME.FEEP\" 150.000,00 PM.P03.005.001 UE Marie Curie Incoming International Fellowship within the 7th European Community Framework Programme (FP7) - Grant PIIF-GA-2009-236423-MODUCAT 165.000,00 PM.P03.005.001 ECRF (Italia) Potenziamento attività CEME 40.000,00 PM.P03.005.001 Thermphos Int. BV, Vlissingen, NL White phosphorus actvation and functionalization 219.000,00 PM.P03.005.001 CNR/DPM Nuovi materiali per 'storage' e produzione di idrogeno 23.000,00 PM.P03.005.001 CNR/DPM Progetto bilaterale CNR/CNRS 4.000,00 PM.P03.005.005 Min.Svilup.Econ. (Industria 2015) 97.500,00 PM.P03.011.000 LIMA LTO spa Convenzione su biomateriali 12.000,00 PM.P03.011.000 La Roche contributo per ISCC9 2.400,00 PM.P03.011.000 Ritme Ital. contributo per ISCC9 960,00 PM.P03.011.000 Sigma contributo per ISCC9 2.000,00 PM.P03.011.000 Novalix contributo per ISCC9 1.800,00 PM.P03.011.000 Thieme contributo per ISCC9 600,00 PM.P03.011.000 Chemetall contributo per ISCC9 1.200,00 PM.P03.015.001 ENEL Pisa 21.600,00 PM.P04.012.003 Regione Toscana Progettazione e sintesi di nuovi sensibilizzatori organici per la produzione di celle fotovoltaiche non convenzionali (FOTOSENSORG) 150.000,00 PM.P07.010.009 MIUR PRIN2008 23.929,00 PM.P07.014.002 IIT-SEED HELYOS 36.000,00 Per un valore contrattuale di 4.774.662,50 € di cui 1.004.627 € a bilancio 2010. Questo valore si confronta più che positivamente con le magre risorse provenienti dal fondo ordinario (159.000 € nel 2010 ed in costante diminuzione nell’ultimo quinquennio) e rappresenta circa 85% della disponibilità economica totale dell’istituto. (literal)
Istituto esecutore di
Ha afferente
  • ICCOM (literal)
  • Institute of chemistry of organometallic compounds (ICCOM) (literal)
  • Istituto di chimica dei composti organo metallici (ICCOM) (literal)
  • L'istituto di Chimica dei Composti Organometallici, costituito nel 2003 dall’accorpamento di un istituto (ISSECC) con sede a Firenze con tre centri localizzati presso i Dipartimenti di Chimica degli atenei di Bari, Firenze e Pisa, è notevolmente cresciuto negli ultimi anni acquisendo numerose unità di personale soprattutto nella sua articolazione pisana e fiorentina. La fusione di più centri di ricerca che hanno condotto alla nascita di ICCOM ha fatto sì che anche le collaborazioni scientifiche del nuovo istituto di ricerca del CNR ne abbiano tratto beneficio cosicché la vasta rete di collaborazioni che gli organi afferenti erano andati costituendo e consolidando nell'arco della loro pluriennale esistenza ereditata da ICCOM al momento della sua costruzione, ha potuto crescere ulteriormente negli anni traendo beneficio dall’aggregazione in una singola entità scientifica di competenze differenziate di natura sperimentale e teorica. Tali competenze spaziano dalla chimica organica, inorganica ed organometallica, alla chimica-fisica e supramolecolare, per comprendere anche la chimica analitica, farmacologica, la chimica teorica e computazionale e quella che si occupa dei materiali polimerici. Elevate sono infine le competenze nelle tecniche spettroscopiche avanzate (risonanza magnetica e ottica) applicate alla protezione dell’ambiente, alla salute ed alla conservazione dei beni culturali. ICCOM beneficia delle competenze delle URT stabilite presso l’Ateneo di Trieste (2008: catalisi eterogenea) e quello di Camerino (2014: chimica dei materiali ad elevata porosità). La rete di attività di ricerca dell'ICCOM, raccolta in tabella 1, è al momento rappresentata da oltre 380 accordi di collaborazione che si estendono geograficamente attraverso 24 paesi sparsi in 4 continenti (Figure 1 - 3) e comprendono competenze scientifiche ben differenziate con altre Università, Enti di Ricerca, Industrie, Consorzi ed altre strutture (musei) che rendono conto della brillante attività scientifica e dell’importante posizionamento internazionale dell’istituto in cui operano oltre a 50 ricercatori del CNR, (28 nella sede di Firenze, 21 nella UOS Pisa e 5 nella UOS Bari), altrettante unità di personale in formazione (borsisti, assegnisti, studenti di dottorato e visitatori provenienti da altri laboratori di ricerca, spesso stranieri) oltre a numerosi associati universitari. Tabella 1. Collaborazioni ICCOM al febbraio 2014 Figura 1. Collaborazioni scientifiche con Università ed Enti di Ricerca europei. Figura 2. Ripartizione delle collaborazioni scientifiche più rilevanti di ICCOM CNR Figura 3. Suddivisione geografica delle collaborazioni scientifiche di ICCOM CNR. Le numerose collaborazioni sono pienamente giustificate alla luce delle ambizioni scientifiche che ispirano il lavoro di ricerca multiforme che caratterizza CNR-ICCOM, un istituto che intende proporsi come struttura all'avanguardia in settori di forte impatto applicativo, in primis nel campo della chimica sostenibile e dell’energia da fonti rinnovabili. Numerose prestigiose collaborazioni nazionali ed internazionali riguardano la produzione e lo stoccaggio di idrogeno e la produzione di energia elettrica dal solare; ne sono esempio le collaborazioni che riguardano la produzione combinata di idrogeno e chemicals da risorse rinnovabili (Virginia USA; Padova, Trieste), la progettazione e la realizzazione di celle a combustibile a basso tenore di platino (Guangzhou, PRC; Cellera Inc., IL; Toulouse, F; Tokuyama Corp, J), la sintesi di nuovi materiali per lo stoccaggio di idrogeno e il suo rilascio “on demand” (Leibnitz Institute for Catalysis, Rostock, D; EPFL, Lausanne, CH; Rennes, F; Cambridge, UK; Sevilla, E; Milano, Milano Bicocca; Camerino), la progettazione e la sintesi di nuovi coloranti organici per la preparazione di celle solari DSSC integrabili in arredi urbani (Siena, Perugia, Tor Vergata Roma; Göteborg, S), lo sviluppo di materiali ibridi per applicazioni nel fotovoltaico e per l’elettronica (Erlangen, D; Reggio Emilia, Pisa, Tor Vergata Roma, Campobasso, Bari, Salento). A queste si aggiungono collaborazioni nel settore del riciclo di componenti pregiati nelle batterie al litio (Consorzio COBAT Roma), nello sviluppo di tecnologie per la cattura e valorizzazione del biossido di carbonio sia mediante ossifunzionalizzazione selettiva di molecole “target” (Trieste, Padova, Bari) che attraverso processi catalitici omogenei ed eterogenei (Siena), fotocatalitici (Bari, Trieste) ed elettrocatalitici (ETHZ, Zurigo, CH; Wellington, NZ) di riduzione della CO2 per la produzione di combustibili e prodotti C1 (MeH, MeOH, HCOOH) per una nuova chimica non basata sugli idrocarburi fossili (TU Wien, A; LIKAT Rostock, D; EPFL Lausanne, CH). Altrettanto importante sono le collaborazioni che alimentano la linea di ricerca per la trasformazione catalitica di prodotti derivanti dalla biomassa vegetale in molecole ad alto valore aggiunto di interesse sia per l'industria chimica fine che per quella facente capo ai comparti del farmaco così come, in genere, lo sviluppo di processi catalitici selettivi ed efficienti con un’attenzione particolare rivolta al raggiungimento di standard di stretta compatibilità ambientale [chimica in acqua (Lens, F; EPFL Lausanne, CH; Almeria, E) e su catalizzatori supportati (Nippon Kodoshi, J; Solvay Polymer, I)]. Un altro settore in cui ICCOM è all’avanguardia e da cui discendono notevoli collaborazioni riguarda lo sviluppo di nuove metodologie e strumentazioni analitiche per la determinazione qualitativa e quantitativa di campioni di diversa origine presenti in tracce ed ultra-tracce in ambito sia biologico che chimico, spaziando quindi dall'analisi ambientale a quella dei materiali (NSC Ottawa, CAN; Florianopolis, BRA; Xiamen, PRC; Seattle, USA; Guanajuato, MEX, Università di Pisa), dalla diagnostica industriale (ENEL, Academy of Science of Czech Republic), alla conservazione dei beni culturali (INSTM, Pisa, Firenze; Victoria & Albert Museum, London, UK). Apparecchiature avanzate, come spettroscopia atomica, elettrochimica, cromatografia, risonanza magnetica, sia paramagnetica (EPR) (Università di Pisa e Trieste; Universitad del Pais Vasco, E; che nucleare (NMR) (Università di Pisa, Napoli, Salerno, Palermo, Milano, Firenze, Twente, NL; Jagellonian University, Gdansk and Istitute of Nuclear Physics, PL; Norwegian University e BIOFORKS, N; IIT Genova, I; Scuola normale superiore di Pisa), Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) (ENEL, Marwan Technology, I; CBPF, BR) spettroscopia micro-Raman, di fluorescenza X e di imaging multispettrale, anche accoppiato a sistemi innovativi per la ricostruzione fotogrammetrica 3D senza laser, sono disponibili nei nostri laboratori e sono fondamentali per il mantenimento di collaborazioni di frontiera con partner nazionali e internazionali. Numerose sono le collaborazioni che nascono dalle competenze nell’ambito della chimica dei materiali polimerici (BASF Polymers; DOW Chemical Company CH, Gröningen NL; Università di Pisa e Palermo, Condencia Chimica, E; Scuola Normale Superiore di Pisa) e nella sintesi e caratterizzazione di nanocompositi polimerici multifunzionali (Sasol, D; Rouen, F; Aston, UK, Università di Milano, Napoli, Brescia, Padova, Milano e Genova, AIITPI, S; Avanzare, E) e nell’ambito della reattività chimica in condizioni estreme di pressione (LENS, ELETTRA Trieste; Grenoble, F) ed in quelle che originano dal gruppo vitale di ricercatori che operano nell’ambito della chimica teorica rivolta allo sviluppo di nuovi modelli e metodi computazionali per lo studio di sistemi e processi rilevanti nella chimica dei materiali (Graz, A; Missisippi, USA; Heyrovsky Praga, CZ, Tromso, N; Shan Dong, PRC; Università di Vigo, Murcia, Madrid e Malaga, E; Francoforte, Düsseldorf D, Nantes, F; Beijing, PRC; Rio Grande do Sul, BR; PENN, USA; KTH, S; Bauhus, IWR, D; ASCR, CZ; Queen Mary, UK; Coimbra, P; Università di Venezia, Reggio Emilia, Napoli), nell’energia (Pacific Northwestern NL, USA; Argonne NL, USA; Caltech, USA; Montpellier, F; Università di Pisa, Napoli, Firenze) e nelle applicazioni biomediche e farmacologiche delle scienze molecolari (Max Planck, D; CNRS, F; Pisa; Jyvaskyla, FL; Linköping, S; Göttingen, D; Toulouse, F; Girona, E; Lund, S; Humboldt, D). Restano infine da menzionare le numerose collaborazioni, spesso consolidate da anni di proficua progettualità comune, che originano dalle competenze che l’Istituto può vantare negli ambiti delle scienze molecolari applicate alla sintesi, caratterizzazione e reattività di composti inorganici [fosforo: ETHZ Zurigo, CH; LMU Monaco, D; Regensburg, D; Kazan, RUS; Gdansk, PL. Chimica degli idruri metallici: INEOS Mosca, RUS; Oxford, UK; Torino], organometallici [Irvine, USA; Vigo, Almeria, Barcelona, Valencia, E; Paris, Dijon, Toulouse, Strasbourg, F] ed organici [Rouen, F; Budapest, H; Geneve, CH; Bielefeld, D; Pavia, Milano Bicocca, Bologna, Pisa, Firenze, Salerno, Bari], solo per citare alcune delle collaborazioni principali. Nel complesso sono numerose le collaborazioni che coinvolgono le Università (152) e gli Enti di Ricerca italiani (67), paragonabili per numero e qualità dei risultati prodotti alla ricerca svolta in collaborazioni trans-nazionali, che coinvolgono un gran numero di Università ed Enti di Ricerca stranieri (121). Tra queste ultime, particolarmente significative per numero sono le collaborazioni con istituzioni spagnole (26), francesi (23) e tedesche (14) (Figura 1). Non mancano tuttavia collaborazioni con prestigiose Università americane (Harvard, Caltech, Seattle, Mississippi, Penn State, Brown, Northwestern, Chicago; e con due laboratori nazionali: Argonne Nat Lab, Pacific Northwestern Nat Lab), canadesi (NRC Ottawa), brasiliane (San Paolo, Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Florianopolis), russe (Kazan Federal University), cinesi (Guangzhou, Beijing, Xiamen) e neozelandesi (Wellington). Di notevole importanza, soprattutto per il loro intrinseco valore sinergico di ottimizzazione delle risorse e delle competenze in settori di ricerca affini, sono anche le numerose collaborazioni scientifiche con ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche afferenti ad altri istituti del DSCTM e di altri Dipartimenti e con istituzioni appartenenti ad altri enti pubblici di ricerca sia italiani (ENEA, INFM, Istituti sperimentali) che stranieri (Istituto Max Planck, CNRS, CSIC, RAS (INEOS Mosca, Kazan, Arbuzov Institute, Kazan; Razuvaev Institute, Nihzny Novgorod). La proiezione dell'Istituto verso i bisogni e le richieste del mondo produttivo per l’ottenimento di nuove tecnologie, di nuovi materiali e di molecole di sintesi ad alta selettività, si evidenzia in un numero cospicuo e crescente di collaborazioni con diverse realtà industriali sia italiane che straniere (44). Nel corso degli anni 2011-2014 sono stati stipulati contratti di ricerca con industrie italiane e straniere tra cui, solo per citarne alcune BASF, Sasol Germany GmbH, Enel, Dow Chemical Company, Thermphos Int. BV, Worgas, Belenos, Solvay Polymers. (literal)
Attività di formazione
  • Numerosi studenti universitari hanno svolto in tutto od in parte la loro tesi sperimentale presso i diversi laboratori dell’istituto sotto la tutela di personale ricercatore strutturato o di professori associati allo stesso. L’Istituto ha inoltre partecipato allo svolgimento di corsi di Dottorato di Ricerca e, studenti italiani e stranieri hanno svolto presso l’ICCOM periodi di studio pre- e post-dottorali. I ricercatori dell’Istituto che hanno svolto un ruolo di tutori degli studenti in tesi di primo livello e dottorale sono stati chiamati a far parte, sia in Universita’ italiane che straniere, del comitato di docenti della sessione di conferimento del titolo accademico. Borsisti del Consiglio Nazionale delle Ricerche e di altre istituzioni (Industrie, Universita’, Ministero della Ricerca, Ministero degli Affari Esteri) sono stati presenti nei laboratori dell’ICCOM. I laboratori di ricerca dell’ICCOM ospitano un elevato numero di borsisti post-dottorali sia italiani che stranieri che svolgono ricerche in collaborazione col personale strutturato e che frequentano i laboratori per periodi variabili da poche settimane ad alcuni anni. La partecipazione dell’Istituto a numerosi programmi di training sponsorizzati dalla Comunita’ Europea (Human Capital and Mobility e Research Training Network) ed al programma di formazione noto come Marie Curie Actions, nonche’ la presenza di ricercatori in missione scientifica di breve o media durata, nell’ambito di contratti ad hoc sponsorizzati da organizzazioni quali NATO, COST ed INTAS, da scambi bilaterali e da programmi di mobilita’ di giovani studiosi (Erasmus), costituisce, sia per i tutori che per il personale in formazione, uno degli aspetti piu’ stimolanti del lavoro di ricerca che viene svolto all’ICCOM in cui la pipeline per il trasferimento della conoscenza avviene con regolarita’ ad ogni livello di complessita’. A riprova di cio’ non e’ indifferente il fatto che, frequentemente, una volta esaurito il periodo formativo all’ICCOM, i borsisti stranieri rimangano in ottimi rapporti non solo personali ed umani, ma vieppiu’ scientifici col personale dell’istituto e non e’ raro il caso in cui, ottenuta una posizione nell’Accademia o nell’industria del proprio paese, venga ad instaurarsi una proficua attivita’ di collaborazione internazionale tra coloro che inizialmente avevano svolto il ruolo di tutore e coloro che avevano usufruito di un periodo di alta formazione all’ICCOM. Sebbene non inquadrabili direttamente come attivita’ di formazione, quest’ultima beneficia sensibilmente del cospicuo e continuo numero di visitatori, per lo piu’ stranieri, provenienti sia dalle Istituzioni scientifiche con cui l’ICCOM ha stretto collaborazioni scientifiche che da altre ancora e trae alimento dai numerosi seminari e incontri scientifici che professori e ricercatori invitati tengono a scadenze regolari nelle varie sezioni territoriali dell’Istituto. Organizzazione di Scuole, meeting, Workshops e Conferenze Nazionali ed Internazionali sono regolarmente organizzate dai ricercatori dell’ICCOM sia nelle strutture dell’Istituto o dei Dipartimenti Universitari collegati ad alcune sezioni sia in strutture esterne all’Istituto stesso. Senza ombra di dubbio e’ lecito affermare che la linfa vitale che alimenta la ricerca scientifica dell’ICCOM e’ in buona parte costituita da questa massa critica di giovani ricercatori che, interfacciandosi in un ambiente culturalmente vivace e scientificamente stimolante, col personale ricercatore dell’Istituto sviluppano, con diversi gradi di autonomia, ricerche scientifiche di primo ordine. Il mantenimento dell’eccellenza della ricerca all’ICCOM e piu’ in generale al CNR non puo’ quindi assolutamente prescindere dalla salvaguardia dei meccanismi che consentono la realizzazione di una catena continua di reclutamento di giovani talenti. Quest’ultimi, se da un lato esaltano il ruolo di alta formazione dell’Istituto, per contro e sinergicamente concorrono a rafforzare la visibilita’ internazionale dello stesso e la salvaguardia ed il mantenimento dei livelli di alta competenza raggiunti. (literal)
  • Via Madonna del Piano 10 (literal)
  • 50019 (literal)
  • Sesto Fiorentino (literal)
  • FI (literal)
  • 05552251 - 0555225281 - 0555225289 (literal)
Codice CDS
  • 020 (literal)
  • L’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici possiede risorse umane e competenze tecniche e di know-how adeguate per erogare, allorché richiesto da soggetti pubblici o privati, servizi di consulenza, di modelling e validazione di processo, di realizzazione di prototipi ed apparecchiature nonché servizi vari di natura analitica, sintetica, funzionale e di modelling nelle più differenti discipline chimiche e chimico-fisiche. Competenze di chimica inorganica, organica, analitica, teorica e computazionale, di chimica di coordinazione ed organometallica e di chimica macromolecolare, insieme con competenze nella determinazione delle relazioni struttura-proprietà nonché esperienze specifiche di separazione mediante tecniche diverse, esperienza di analisi, interpretazione e trattamento di dati di spettroscopia infrarossa, visibile, ultravioletta e di risonanze magnetiche, sia nucleari che elettroniche, consentono ai ricercatori dell’ICCOM di rispondere alle esigenze più disparate che l’utenza pubblica e privata possono manifestare. Gestioni specifiche di strumentazioni e servizi sono disponibili nelle diverse sezioni territoriali in cui si articola l’Istituto. Qui di seguito si riportano alcune indicazioni relative ai servizi erogati disponibili nell’anno 2014, indicando accanto alla tipologia del servizio erogato, il nome di un referente responsabile della strumentazione a cui il servizio erogabile si riferisce ed il suo recapito telefonico / e-mail: Sede di Firenze: Dr. Barbaro Pierluigi Firenze tel 055.522.5287 Tipologia di servizio: Servizio spettroscopia NMR Sig. Bartoli Carlo Firenze tel 055.522.5215 – 5214 carlo.bartoli@iccom.cnr.i Tipologia di servizio: Servizio autoclavi per reazioni sotto pressione, progettazione e/o realizzazione di piccoli prototipi di laboratorio, messa a punto di linee di gas tecnici, lavorazioni generiche di officina meccanica. Dr. Ienco Andrea Firenze 055/5225282 Tipologia di servizio: Laboratorio di diffrattometria di polveri, identificazione delle fasi cristalline, stima semiquantitativa e determinazione quantitativa di fasi cristalline sia a temperatura ambiente che a temperature variabili fino a 1200°C Dr.ssa Francesca Liguori Firenze 055/5225282 Tipologia di servizio: Analisi in gascromatografia GC-MS Dr. Oberhauser Werner Firenze 055/5225284 Tipologia di servizio: Laboratorio di diffrattometria di polveri, analisi in gascromatografia GC-MS, analisi in HPLC. UOS di Pisa: MaRS-Lab (Magnetic Resonance Spectroscopy Laboratory)Referenti: Dr Lucia Calucci Dr. Silvia Pizzanelli, Dr. Claudia Forte Pisa Tipologia di servizio: NMR stato solido, EPR, sviluppo di metodi per analisi in campo di scienze dei materiali, biochimica, applicazioni particolari. Dr.ssa Passaglia Elisa Pisa tel 050/918203 Tipologia di servizio: Sintesi e caratterizzazione di composti polimerici Sig. Onor Massimo Pisa tel 050/3152560 Tipologia di servizio: Analisi di spettrometria di massa qualitativa e quantitativa mediante GC-MS per la determinazione di elementii tossici e loro speciazione in matrici biologiche, alimentari ed ambientali mediante HPLC(IC)-ICP-MS Sig. Spiniello Roberto Pisa tel 050/3152554 Tipologia di servizio: Analisi termica di sistemi polimerici Sig. Mascherpa Marco Pisa tel 050/3152559 Tipologia di servizio: Spettroscopia atomica analitica. Preparazione e trattamento dei campioni analitici mediante mineralizzazione a microonde. Servizio di produzione di acqua osmotizzata e ultrapura e gestione delle apparecchiature relative. UOS di Bari: Dr. Cosimo Cardellicchio Bari tel 080/5442077 – 080/5442051 Tipologia di servizio: Servizio di Spettroscopia NMR avanzata e servizio di separazione analitica di enantiomeri con HPLC chirale Dr. Antonio Cardone Bari tel 080-75443598 Tipologia di servizio: Servizio di Spettrometria MALDI-TOF e servizio sintesi organica con reattore a microonde (literal)
  • I ricercatori di CNR-ICCOM possiedono competenze in molteplici settori delle scienze molecolari tra cui spiccano per qualità e diversificazione del know-how quelle che riguardano: • le metodologie più avanzate di sintesi (organica, inorganica e metallorganica) • la progettazione e lo sviluppo di nuovi catalizzatori (omogenei, eterogenei e supportati), elettrocatalizzatori e fotocatalizzatori finalizzati alla realizzazione di processi sostenibili ed efficienti • la caratterizzazione morfologico-strutturale e funzionale, con applicazioni che spaziano dalle applicazioni industriali fino a quelle biomedicali • l’applicazione delle più moderne tecniche analitiche e spettroscopiche a problematiche applicate all’ambiente, alle scienze della salute ed alla protezione dei beni culturali • la modellizzazione computazionale di sistemi chimici complessi e delle loro proprietà chimico-fisiche e funzionali • Sviluppo di materiali innovativi per applicazioni in industria e biomedicina Entrando più nello specifico sede per sede in cui è articolato l’Istituto passiamo ad elencare le competenze di eccellenza che CNR-ICCOM è in grado di offrire nei differenti settori. Iniziando dalla sede dell’Istituto localizzata nell’Area di Ricerca del CNR all’interno del Polo Scientifico e Tecnologico di Sesto Fiorentino, possiamo elencare le seguenti capacità operative e competenze scientifiche: • Preparazione di leganti polidentati chirali ed achirali con vari atomi donatori • Sintesi di composti otticamente attivi mediante processi enantioselettivi innovativi • Preparazione di nanopolveri omogenee di metalli con la tecnica denominata \"metal vapour synthesis\" e ancoraggio di selettori chirali a matrici insolubili ad alta diffusione per reagenti e prodotti. • Eterogeneizzazione di catalizzatori molecolari tramite ancoraggio covalente, ionico e interazioni deboli. • Progettazione e ottimizzazione di reattori catalitici (reattori a letto o in flusso) • Sintesi, caratterizzazione e studio della reattività di nanoparticelle metalliche immobilizzate su vari supporti (resine, membrane polimeriche) per l’utilizzo in processi selettivi e sostenibili di produzione. • Sintesi, caratterizzazione e studio della reattività di catalizzatori bifunzionali e di supporti materiali meso/macroporosi . • Preparazione di fasi metalliche, metallo fosfuri e metallo solfuri dispersi su supporti inorganici/organici a partire da precursori organometallici ed inorganici • Sintesi e caratterizzazione di sistemi polimerici complessi mediante miscelazione reattiva di poliolefine e/o poliolefine modificate con altri materiali polimerici di origine sintetica o naturale. • Sintesi di nanocompositi. • Sintesi di polimeri coniugati con struttura del polifenilene etinilene (polyphenylene ethynylene) per applicazioni nel campo della microelettronica ed in particolare della sensoristica • Ottimizzazione e scale-up di processi catalitici eterogenei, ad esempio reazioni di idrogenazione selettiva, ossidazione ed ossidazione parziale, attivazione di legami C-H, formazione legami C-C, • Ottimizzazione e scale-up di processi catalitici omogenei e bifasici e reazioni di polimerizzazione, oligomerizzazione e copolimerizzazione di olefine e di olefine con monomeri polari • Processi selettivi (chemo-, regio- e stereoselettivi) di riduzione per idrogenazione diretta o trasferimento di idrogeno. Formazione selettiva di legami C-C, C-O, C-S e C-Si • Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, NMR, anche allo stato solido, ed EPR • Spettroscopia FT-IR e UV-VIS • Spettrometria di massa su gas • Analisi termogravimetrica TGA • Gascromatografia, gascromatografia con detector di massa, cromatografia liquida ad alte prestazioni • Tecniche di microscopia elettronica (TEM, SEM, EDX) • Porosimetria tramite fisisorbimento e chemisorbimento • Messa a punto e diagnostica di nuovi sistemi di produzione dell'energia, quali celle a combustibile ed elettrolizzatori a membrana polimerica • Elettrocatalizzatori a base di metalli di non nobili per celle a combustibile ad alcool diretto ed elettrolizzatori a membrana polimerica • Studi elettrochimici di elettrocatalisi con complessi depositati su supporti conduttivi, OMFC (organometallic fuel cells)] • Studi di anodizzazione di titania finalizzati alla produzione di materiali foto-attivi (nanotubi di titania) e loro impiego in catalisi • Elettrocatalizzatori e processi per elettroriduzione e valorizzazione dell’anidride carbonica, finalizzati alla produzione di idrocarburi e prodotti ossigenati su catalizzatori a base di rame. • Valorizzazione di prodotti rinnovabili come glicerolo ed etanolo, tramite elettro-ossidazione parziale in cella a combustibile ad alcool diretto • Studio di sistemi di rilascio controllato di idrogeno on-demand, tramite reattori di idrolisi di idruri metallici • Studio di sistemi di accumulo di energia quali celle secondarie e flow batteries • Studio di processi ecocompatibili di smaltimento di accumulatori agli ioni di litio • Sviluppo di celle solari DSSC (Dye Sensitized Solar Cells). • Catalizzatori per reforming e deidrogenazione parziale • Studio, dimensionamento, modelling e ottimizzazione, dal punto di vista ingegneristico, di impianti di produzione e conversione energetica, impianti industriali (con scale che spaziano dal prototipo all’impianto pilota). Studio di sistemi di integrazione tra energie rinnovabili e non rinnovabili e smart grid • Caratterizzazione di composti e materiali in differenti fasi mediante spettrometria di massa e spettroscopia NMR multinucleare. [Barbaro per Firenze; Calucci, Forte, Pizzanelli per Pisa] • Studi meccanicistici tramite risonanza magnetica ed infrarossa in presenza di gas ad alta pressione • Risoluzione di strutture molecolari da dati di diffrazione a cristallo singolo • Identificazione delle fasi cristalline, stima semiquantitativa e determinazione quantitativa di fasi cristalline • Diffrattometria a temperatura variabile in camera calda sotto flusso di gas inerte • Analisi di soluzioni acquose ed organiche tramite gas cromatografia accoppiata con spettrometria di massa e HPLC anche chirale • Funzionalizzazione di nanomateriali innovativi 1D (nanotubi) e 2D (grafene) tramite click-chemistry • Sviluppo di nuove fasi stazionarie chirali e solvatanti chirali per la determinazione degli eccessi enantiomerici mediante cromatografia e risonananza magnetica nucleare • Studi di stereochimica mediante tecniche spettroscopiche non tradizionali in luce polarizzata e di risonanza magnetica nucleare ad alta risoluzione. Determinazioni di configurazione e conformazione molecolare. Discriminazioni chirali nell'interazione chimica e biochimica • Determinazione di componenti in tracce in matrici complesse mediante spettrometria di massa • Determinazione di suscettività magnetiche di solidi e composti in soluzione • Sviluppo e costruzione di strumentazione scientifica per la realizzazione e studio in situ di reazioni chimiche in alta pressione di gas: autoclavi e dispositivi per spettroscopie NMR and IR. • Prototipazione e design dal punto di vista meccanico di piccole strumentazioni e sistemi personalizzati • Studi cinetici di processi chimici in fase omogenea • Test di citotossicità e di vitalità cellulare in rapporto al trattamento con sostanze biologiche e/o chimiche (farmaci) sia in coltura liquida sia in terreni semisolidi (agar). • Test della capacità sostanze biologiche e/o chimiche di ridurre la crescita di cellule neoplastiche in modelli animali (xenotrapianti anche orto-topici) • Metodi di chimica computazionale finalizzati alla comprensione di meccanismi di catalisi e alla comprensione di interazioni tra componenti biochimiche tramite studi di dinamica molecolare. • Sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche tramite tecniche collidali per le seguenti applicazioni: drug delivery magnetica, diagnostica e terapia e terapia termoablativa in radiofrequenza di tumori; materiali ibridi magnetici-plasmonici per sensoristica avanzata; elettronica switching (trasformatori ad alta frequenza e basse perdite); magneti permanenti ad alta rimanenza. Ispiratrici di buona parte della ricerca scientifica dell'Istituto sono le multiformi competenze acquisite nel campo della catalisi omogenea ed eterogenea che si esplicano nel design e nella realizzazione sintetica di leganti mono- e polifunzionali, achirali o chirali con varie simmetrie, e dei loro composti di coordinazione con metalli di transizione da usarsi come catalizzatori. Questi devono essere capaci di coniugare quanto più possibile efficienza e selettività e in grado di rispondere alle sempre più stringenti richieste dell'opinione pubblica e del legislatore per quel che riguarda la eco-compatibilità dei processi e la minimizzazione delle scorie di produzione. Catalisi in ambiente acquoso ed impiego di solventi innovativi a basso impatto ambientale per reazioni catalitiche con complessi metallici sono due competenze ormai acquisite dai ricercatori dell'istituto. Parte importante dell’attività di ricerca inoltre riguarda le applicazioni della catalisi alle nuove energie da fonti rinnovabili dove i ricercatori ICCOM hanno acquisito un know how sullo sviluppo di processi sostenibili di produzione di energia. Punti focali di questo percorso sono la catalisi omogenea ed eterogenea, l’elettrocatalisi e fotocatalisi, gli studi di materiali per l’energia, i catalizzatori anodici e catodici per celle a combustibile, i catalizzatori per elettrolizzatori a membrana polimerica, la elettroriduzione di CO2 ad idrocarburi, lo sviluppo di test e diagnostica per stack di celle a combustibile ad H2, la valorizzazione di risorse rinnovabili tramite elettrocatalisi (es glicerolo), la fotoelettrocatalisi, la catalisi per rilascio di idrogeno da materiali idrurici e metalli, gli studi operativi sugli accumulatori agli ioni di litio e sul loro smaltimento e recupero dei metalli, l’elettrocatalisi in alta pressione e molte altre ancora. L’esistenza di un numero assai diversificato di linee di ricerca e la presenza di competenze di eccellenza in ognuno di questi settori hanno permesso all’istituto di allacciare fertili rapporti sia con il mondo dell’industria che con altre realtà della ricerca presenti sia in Italia che all’estero e hanno permesso lo sviluppo di collaborazioni con l’impresa per lo scale up di processo e la la realizzazione di prototipi e sistemi industriali. . Nel settore del fotovoltaico, CNR-ICCOM si occupa dello sviluppo di nuovi coloranti ad alta efficienza per celle solari DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) e di nuovi processi connessi allo sfruttamento efficiente dell’energia solare. A queste competenze di tipo strettamente chimico si affianca un reparto ingegneristico che si occupa di studiare ed ottimizzare i sistemi di conversione energetica. Lo sviluppo, la caratterizzazione sperimentale e l’ottimizzazione di sistemi prototipali e pre-industriali fanno parte del bagaglio di conoscenze di tale unità, che vanta inoltre competenze nel campo della sperimentazione, sviluppo di modelli descrittivi e di analisi di fenomeni e sistemi nell’ambito delle macchine, degli impianti di conversione dell’energia e dei sistemi di accumulo. I temi attualmente affrontati riguardano lo studio e l’ottimizzazione di sistemi basati sulle energie rinnovabili e su fonti fossili, l’integrazione delle energie rinnovabili nel sistema elettrico esistente e futuro (smart grid), lo sviluppo di sistemi di accumulo e la tecnologia dell’idrogeno. Tra le competenze di punta figurano inoltre la sintesi, la funzionalizzazione e la caratterizzazione delle proprietà fisiche di nanoparticelle magnetiche basate su materiali tradizionali quali ferriti, metalli e leghe, sintetizzati mediante tecniche colloidali. Oltre ad una profonda conoscenza di tipo fondamentale, lo studio di questi sistemi permette lo sviluppo di numerose applicazioni. Ad esempio lo sviluppo di vettori nanometrici per la diagnosi precoce e il trattamento di patologie tumorali. In questo caso la componente magnetica viene utilizzata sia per fini diagnostici (mezzo di contrasto per risonanza magnetica per immagini) sia terapeutici, sfruttando il rilascio di calore indotto dall’applicazione di un campo elettromagnetico esterno. Un'altra applicazione di tali sistemi è lo sviluppo di nanomateriali ibridi magnetici-plasmonici contenenti una componente magnetica ed una con attività plasmonica accoppiate secondo diverse geometrie con ricadute importanti nello sviluppo di sensori di nuova generazione ad elevata sensibilità. Infine tali materiali possono avere applicazioni importanti anche in elettronica di potenza per la riduzione della dispersione, e quindi della perdita di energia in dispositivi elettronici quali, ad esempio, i trasformatori ad alta frequenza presenti nel convertitori switching, sia per lo sviluppo di magneti permanenti ad alta rimanenza. I settori di alta competenza che vengono coperti dai ricercatori dell'ICCOM riguardano inoltre le reazioni idrogenazione sia in fase eterogenea (condotte, con catalizzatori supportati su fasi solide o depositati su superfici come nanopolveri omogenee di metalli mediante tecniche di metal vapour synthesis (MVS), su differenti substrati quali idrocarburi insaturi ciclici ed aciclici, eterocicli aromatici di origine fossile presenti come contaminanti minori dei crudi petroliferi, risorse rinnovabili come gli oli vegetali polinsaturi, ed intermedi polifunzionali) che omogenea (privilegiando in questo caso le sintesi di composti otticamente attivi ad elevata enantioselettività mediante catalizzatori chirali). Competenze specifiche sono state accumulate negli ultimi anni nel settore delle reazioni di polimerizzazione, oligomerizzazione e copolimerizzazione di olefine e dei nuovi materiali macromolecolari tecnologicamente avanzati. Polimeri olefinici, copolimeri stereoregolari tra monossido di carbonio ed olefine, tra olefine cicliche ed alfa-olefine, etc. sono i prodotti che scaturiscono da queste competenze. Competenze originali in questo settore possono essere offerte nella sintesi e caratterizzazione di sistemi polimerici complessi mediante miscelazione reattiva di poliolefine e/o poliolefine modificate con poliammidi e poliesteri, nell'indagine delle proprietà termomeccaniche dei polimeri, nello sviluppo di nanocompositi a matrice poliolefinica od inorganica. L'esperienza in chimica organometallica di molti ricercatori dell'ICCOM è un patrimonio di questo organo di ricerca ed è facilmente rintracciabile nelle competenze acquisite nella progettazione, realizzazione ed ottimizzazione di leganti, catalizzatori e processi capaci di realizzare, in fase omogenea od eterogenea e con elevata selettività, reazioni di importanza basilare quali quelle che conducono alla formazione di legami carbonio-carbonio e carbonio eteroatomo (silicio, ossigeno, azoto). Competenze specifiche in queste reazioni ed in quelle di idroformilazione e, più in generale, di carbonilazione di olefine derivano dalla padronanza dei centri di ricerca dell'ICCOM delle tecniche di reazioni sotto pressione. Questo settore di ricerca beneficia di specifiche competenze maturate nell'officina meccanica fiorentina dove si progettano e si allestiscono autoclavi per reazioni sotto pressione di gas e tubi di zaffiro montati su titanio per spettroscopia NMR ed IR ad alta pressione. Se le competenze in catalisi sono certamente la punta avanzata tra quelle che l'ICCOM può fornire, esse necessariamente derivano dal lavoro costante e decennale del personale in settori non direttamente applicativi e maggiormente vicini a quella che si suole definire ricerca fondamentale. Lo sviluppo di queste conoscenze di base ed il mantenimento di livelli di eccellenza nelle relative competenze non può essere affatto disgiunto dalla realizzazione ad alto livello dei processi che interessano la ricerca nelle scienze della catalisi. La tradizione dell'Istituto è in effetti portatrice di fondamentali competenze negli ambiti delle sintesi inorganiche, organiche ed organometalliche che non solo sono propedeutiche al design ed alla funzionalizzazione specifica di leganti e complessi da trasferire sinergicamente alla linea di catalisi, ma svolgono anche un ruolo di per sé fondamentale e portatore anch'esso di competenze uniche. Numerosi progressi sono stati inoltre compiuti nella sintesi e funzionalizzazione di nanomateriali complessi a base di carbonio, sia 1D (nanotubi) che 2D (grafeni) tramite “click-chemistry” e nell’inserimento di eteroatomi nella struttura carboniosa permettendo lo sviluppo di catalizzatori “metal free” e di vettori innovativi per drug delivery. Basti pensare, ad esempio, all'impiego di complessi organometallici nella sintesi e funzionalizzazione di composti a potenziale attività biologica, la messa a punto di nuove strategie sintetiche su molecole mirate di rilevanza farmacologia o come precursori per l'industria chimica fine. Tali competenze hanno permesso quindi numerosi progressi nella sintesi di catalizzatori organometallici innovativi sia in fase omogenea che eterogenea. A corollario delle competenze sintetiche i ricercatori dell'ICCOM sono portatori di un ampio ventaglio di competenze legate alle tecniche strumentali sia di routine che di frontiera, collegate alla caratterizzazione delle stesse. Tali tecniche si estendono dalle spettroscopie elettromagnetiche (IR, NMR) alla spettrometria di massa, alla purificazione mediante tecniche cromatografiche e alle tecniche di indagine diffrattometrica. Di particolare rilievo oltre alle tecniche di HPNMR precedentemente menzionate sono gli studi di stereochimica mediante tecniche spettroscopiche non tradizionali in luce polarizzata e di RMN ad alta risoluzione e lo sviluppo di nuove fasi stazionarie chirali e solvatanti chirali per la determinazione degli eccessi enantiomerici mediante cromatografia ed NMR. Competenze decennali nell'ambito delle determinazioni strutturali mediante diffrazione dei raggi-X sono apportate da un gruppo di cristallografi che svolgono un prezioso lavoro, non solo a livello di caratterizzazione strutturale, di correlazione tra struttura allo stato solido, proprietà chimico-fisiche e reattività. Per quanto riguarda le tecniche di indagine morfologica, i ricercatori dell’ICCOM possiedono un’elevata conoscenza delle tecniche di microscopia elettronica in trasmissione (TEM) e a scansione (SEM), eventualmente equipaggiati con detector a dispersione delle energie (EDX), nonché delle tecniche SPM (scanning probe microscopy) come microscopia a forza atomica (AFM) e a scansione ad effetto tunnel (STM). L’istituto inoltre possiede tra le proprie facilities, numerose tecniche di indagine elettrochimica finalizzate alla caratterizzazione funzionale di materiali innovativi per lo sviluppo di energie rinnovabili, alla diagnostica di sistemi basati su celle a combustibile ad idrogeno ed alcool diretto, caratterizzazione di materiali per celle secondarie e primarie, esperienza che ha permesso di allacciare rapporti di collaborazione con numerose entità facente parti del mondo dell’industria. Lo sviluppo di nuovi processi in catalisi e l'ottimizzazione di quelli esistenti non può prescindere da una robusta conoscenza della reattività dei substrati organici ed inorganici verso i complessi metallici. Pertanto gli studi di attivazione selettiva di piccole molecole mediante complessi organometallici degli elementi di transizione sono portatori di competenze specifiche che interfacciano la chimica organica con l'inorganica e la chimica organometallica con la spettroscopia, la cinetica e la termodinamica concorrendo tutte insieme alla comprensione dei meccanismi di reazione e quindi al proponimento di un feedback naturale per l'ottimizzazione del complesso metallico verso la desiderata reattività chimica sia stechiometrica che catalitica. Gli studi di reattività e meccanismo beneficiano inoltre di specifiche competenze maturate nei settori della modellistica quantomeccanica che fa della teoria non un mero modo di rappresentazione di processi chimici e di strutture molecolari, ma la impone come momento quasi precognitivo ed indirizzante il lavoro del chimico sintetico. L'impiego di sempre più potenti strumenti di calcolo e di software sempre più alieni dal bagaglio specialistico dei programmatori permettono una rapida disseminazione tra i chimici sintetici dei fondamenti di chimica teorica e rendono i metodi teorici di enorme aiuto allo studio della reattività. Inoltre l’istituto possiede tra le proprie competenze la comprensione dei meccanismi biochimici tramite studi teorici di interazioni molecolare, in particolare per sistemi con un alto grado di disordine intrinseco e bassi gradi strutturali, con la possibilità di includere anche piccoli cofattori (ad esempio ioni metallici). Le scale temporali e le risoluzioni spaziali dei modelli sono determinate dalle proprietà che si intendono studiare, con la possibilità di fare interagire scale differenti. L’istituto vanta inoltre, competenze in ambito biochimico e biomedico. Le ricerche nell'area della ricerca chimica proiettata al design ed all'utilizzazione di composti inorganici, organometallici ed organici in medicina e in genere come molecole biologicamente attive rappresenta un altro settore in cui sono maturate da alcuni anni importanze competenze. Vanno qui ricordate le ricerche nel settore dei composti metallorganici potenzialmente impiegabili in terapia (composti antitumorali, antiangiogenici, antivirali etc), dei radiofarmaci per ricerca biomedica e applicazione clinica, la sintesi di ligandi recettoriali o inibitori enzimatici e le loro applicazioni in medicina, la sintesi di amminoacidi non naturali, oligopeptidi e peptidomimetici come agonisti/antagonisti recettoriali, gli studi di correlazione struttura-attività biologica, le determinazioni di configurazione e conformazione molecolare e gli studi di discriminazioni chirali nell'interazione chimica e biochimica. Valutazione dei meccanismi d'azioni delle sostanze ad azione citotossica tramite analisi del ciclo cellulare e dell'apoptosi nonché tramite l'analisi dell'espressione sia a livello di RNA sia a livello proteico. Test di trasformazione sia in vitro (su cellule) sia in vivo (su topi), misurando l'acquisizione di caratteristiche neoplastiche di cellule di mammifero esposte a sostanze chimiche. Studio delle sequenze genetiche per la messa in evidenza sia di mutazioni associate alla trasformazione neoplastica sia di polimorfismi che possono modificare la risposta e/o la tossicità di trattamenti farmacologici. Nella UOS Pisa di ICCOM, sono presenti competenze avanzate di chimica analitica, macromolecolare, teorica e computazionale, nonché di spettroscopia ottica e risonanza magnetica. Le competenze, complementari e sinergiche, sostengono e promuovono attività di ricerca nei settori della chimica sostenibile, dei materiali avanzati, della nanomedicina e dei beni culturali. Le competenze specifiche che i ricercatori della UOS pisana sono in grado di offrire riguardano: • Lo sviluppo di nuove metodologie e strumenti per la determinazione e la caratterizzazione delle specie chimiche a livello di traccia in matrici biologiche, cliniche ed ambientali. • Lo sviluppo di strumentazione analitica (spettroscopia atomica) per il monitoraggio on-line delle emissioni gassose (eventualmente di impianti termici e geotermici) • Lo sviluppo di nuove metodologie e strumenti per la determinazione e la caratterizzazione delle specie chimiche a livello di tracce in matrici biologiche, cliniche e ambientali: chemical e photochemical vapour generation accoppiata a spettrometria atomica/ spettrometria di massa per analisi di specie in tracce e ultratracce; generazione chimica di composti volatili da specie anioniche mediante sali di trialchilossonio borato. • Lo studio dei meccanismi di generazione di idruri volatili mediante borano complessi (NaBH4, amminoborani) e le loro applicazioni analitiche. • Lo sviluppo di strumentazione analitica (spettroscopia atomica) per il monitoraggio on-line delle emissioni gassose (con particolare riferimento a quelle che provengono da impianti termici e geotermici) • Lo studio dei processi di fotodegradazione di inquinanti ambientali mediante impiego combinato tecniche a microonde, radiazione UV-Vis e ultrasuoni. • Lo studio di tensione superficiale e viscosità di proteine e polimeri solubili in soluzione acquose mediante un rivelatore dinamico di tensione superficiale (DSTD). • Lo studio conformazionale di proteine mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) • Lo studio di nuove procedure sperimentali per la sintesi di nanoparticelle metalliche colloidali mediante radiazione elettromagnetica . • Le applicazioni della tecnica LIBS (laser induced breakdown spectroscopy) per l’analisi on-line del carbone per la produzione di energia e il monitoraggio on-line della composizione di metalli e leghe per applicazione a linee di produzione industriale in continuo • Lo sviluppo di tecnologie di processing (reactive e reactor blending) di materiali a base polimerica di riciclo e/o scarti polimerici utilizzando prodotti chimici bio-compatibili e/o da fonti rinnovabili • La preparazione e caratterizzazione di materiali (bio) polimerici fotoresponsivi, termo e fotostabilizzati mediante funzionalizzazione reattiva e/o dispersione di nanofiller multifunzionali per applicazioni nei settori dell’ imballaggio, dell’automotive e dell’edilizia. • La sintesi di nanofiller per reazioni scambio ionico con proprietà funzionali • Lo studio della dispersione di nanocariche in matrici polimeriche • Lo studio delle reazioni di post-modifica di polimeri e messa a punto delle tecniche di analisi spettroscopica per la determinazione del grado di funzionalizzazione • La caratterizzazione termica e termomeccanica di materiali polimerici • Lo sviluppo di metodi computazionali state-of-the-art (e loro distribuzione open source o implementazione in codici commerciali) per la progettazione in silico di celle solari fotoelettrochimiche (dye-sensitized solar cells, DSSC), lo studio di processo di trasferimento elettronico ed energetico, l’ esplorazione di superfici di energia potenziale di sistemi complessi, lo studio di proprietà molecolari ottiche e chirottiche lineari e non-lineari, la simulazione di spettri vibrazionali e vibronici in sistemi di grande dimensione, lo studio di proprietà spettroscopiche di sistemi molecolari di interesse astrochimico e atmosferico di complessità crescente la parametrizzazione automatizzata di campi di forza. • Lo sviluppo di protocolli computazionali multi-scala integrati per specifici dispositivi avanzati quali catalizzatori eterogenei a base di nano-particelle metalliche per il riciclo della CO2, polimeri smart e con proprietà ottiche modulabili, aggregati supramolecolari e multi-cromofori, interfacce 2D quali fra ossidi ultrasottili o grafene e superfici metalliche. • Lo sviluppo di protocolli computazionali per lo studio della dinamica quantistica del trasferimento di protoni/idrogeno e di processi fotofisici e fotochimici in sistemi di interesse biologico: modelli per il DNA, la GFP e le melanine • Lo sviluppo di metodi computazionali per la progettazione di piattaforme ibride organiche-inorganiche per lo sviluppo di dispositivi biomedici innovativi: biosensori (DNA-based), superfici di Si o TiO2 funzionalizzate, nanocluster metallici interfacciati con biomolecole, biomarcatori luminiescenti e polimeri maccanocromici • Lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi marcatori a base di materiali nanostrutturati per l'imaging medico e la diagnostica • Lo sviluppo di strumentazione non invasiva e trasportabile per l’acquisizione di parametri chimico-fisici utili alla catalogazione di manufatti (ad esempio monete, monili, statuette) direttamente in situ, affiancando il lavoro dell’archeologo sul campo. • Gli studi di dosimetria tramite misura con tecniche di spettroscopia di risonanza magnetica elettronica (EPR) dei danni indotti dalle radiazioni di neutroni e gamma. • Gli studi e applicazioni di spettroscopia EPR della dinamica e delle proprietà magnetiche di radicali liberi (nitrossidi) inclusi in matrici nanostrutturate. • Le applicazione della spettroscopia EPR nel campo della chimica dei materiali organici e inorganici, con particolare attenzione alle relazioni proprietà-struttura. • L’utilizzo della spettroscopia EPR con tecniche di spin trapping per rilevare e identificare il metabolismo dei radicali liberi in sostanze chimiche tossiche, farmaci e biochimiche per svelare i meccanismi molecolari che portano allo stress ossidativo e relativo studio dei processi antiossidativi. • La messa a punto e applicazione di tecniche spettroscopiche EPR e NMR, nonché nell'analisi dei dati spettroscopici sulla base di modelli teorici e/o statistici opportuni. • La caratterizzazione della struttura e delle proprietà elettroniche di composti di metalli di transizione mediante tecniche spettroscopiche EPR in soluzione e in fase condensata e nello studio dell'organizzazione supramolecolare e della dinamica di sistemi biologici, quali proteine e membrane, mediante tecniche EPR di spin labeling e spin probing. • Le applicazioni delle tecniche NMR multinucleari mono- e bi-dimensionali in soluzione, di tecniche di misura statiche o con rotazione all'angolo magico in fase condensata, per la caratterizzazione strutturale di materiali polimerici, materiali compositi, cristalli liquidi e membrane, e sistemi di interesse ambientale (suoli e materiali carboniosi). • La misura l’analisi di tempi di rilassamento di spin nucleare a diverse frequenze per lo studio di dinamica molecolare in sistemi complessi in fase solida o liquida ed in materiali soft, e delle proprietà rilassometriche di materiali con potenziale applicazione come agenti di contrasto Nelle UOS Bari di CNR-ICCOM infine, sono state accumulate negli anni competenze relative a numerosi processi di sintesi asimmetrica, con particolare riguardo alle ossidazioni enantioselettive di solfuri con diversi tipi di catalizzatori chirali, alla trasformazione stereo-controllata di intermedi chirali e alla preparazione di nuovi ausiliari di chiralità. Più di recente sono state acquisite competenze nel riconoscimento di interazioni deboli in fasi cristallina. Sono inoltre da sottolineare l’esistenza di un’articolata esperienza nella progettazione e preparazione di composti organici sia polimerici che molecolari, con particolare attenzione ai nuovi materiali organici tecnologicamente avanzati, dotati di estesa coniugazione e proprietà di semiconduttore, per applicazione nella elettronica e nella fotonica. Di pari importanza è l’esistenza di una esperienza di livello nella modulazione e nel controllo delle proprietà optoelettroniche dei materiali organici attraverso la funzionalizzazione dello scheletro coniugato e nella sintesi e caratterizzazione di materiali organici fluoro-funzionalizzati dotati di particolari proprietà elettriche ed ottiche, oltre che di elevata resistenza chimica e termica. Le competenze sintetiche riguardano in particolare la preparazione di tioli aromatici con geometria chelante per applicazione nel campo della self-assembly di superficie di elettrodi basati su metalli nobili in dispositivi di tipo OTFT (organic thin film transistor); di complessi dell’iridio, opportunamente funzionalizzati con gruppi elettron-attrattori , quali atomi di fluoro e gruppi solfonici, con emissione di luce modulabile in tutto lo spettro del visibile; di polimeri per il solare organico e la loro interazione con nanotubi di carbonio a singola parete per formare un sistema ibrido polimero/nanotubi che sotto forma di film sottile vengono usati per applicazione nel campo del fotovoltaico ibrido; di oligomeri coniugati per il solare organico, opportunamente funzionalizzato da poter essere legato mediante un legame covalente ad una proteina proveniente dal batterio fotosintetico Radobacter Sphaeroides R26 , per applicazione nel campo del fotovoltaico organico-biologico. Sono quindi presenti ed utilizzabili competenze per la realizzazione di film sottili omogenei ed a spessore controllato su vari tipi di supporto quali ITO, quarzo, silicio, silice etc. sfruttando le tecniche di deposizione da soluzione, come spin-coating e casting, controllando la morfologia dei film sottili (literal)
  • (literal)
  • (literal)
  • Via Madonna del Piano 10 - 50019 Sesto Fiorentino (FI) (literal)
  • La missione dell’Istituto è quella di sviluppare attività di ricerca, fondamentale ed applicata, e di alta formazione allo scopo di consolidare l'istituto come centro di ricerca scientifica di comprovata reputazione nazionale e internazionale e di mantenerlo all'avanguardia nei seguenti settori scientifici di riferimento per le scienze molecolari: a) nuovi processi chimici sostenibili ad elevata efficienza e selettività mediante l'ottimizzazione di processi, catalitici e stechiometrici, già esistenti e la progettazione e realizzazione di nuovi processi b) elettrocatalisi e fotocatalisi per applicazioni nel settore dell'energia, particolarmente nel settore delle celle combustibile e della produzione di idrogeno c) chimica e tecnologia dell'idrogeno: produzione, storage ed utilizzazione in fuel cells d) solare fotovoltaico: composti organici ed organometallici per le celle solari di nuova generazione e) chimica e tecnologia del biossido di carbonio: processi per la valorizzazione (CCU) e tecnologie per il confinamento (CCS) f) materiali polimerici organici, inorganici ed ibridi con proprietà funzionali. Sintesi, caratterizzazione e postfunzionalizzazione g) tecniche analitiche avanzate per l'ambiente, la salute e la conservazione del patrimonio artistico e culturale h) progettazione e sviluppo di strumentazioni scientifiche ad alta specificità i) chimica teorica e computazionale per il modelling predittivo della reattività e della funzionalità chimica (literal)
Attività di ricerca
  • Le attività di ricerca di ICCOM sono in linea con gli obiettivi strategici del Dipartimento di Progettazione Molecolare (DPM) espressi nella Road Map dipartimentale e, in particolare tra questi identifica la propria attività nelle parole chiave Sostenibilità ed Energia come motore di ispirazione della propria attività e della propria crescita strategica negli anni futuri. All’interno dei progetti dipartimentali, la più parte delle linee di attività di ICCOM si colloca tra gli obiettivi strategici del progetto PM.P03, \"Prodotti e processi innovativi per una chimica sostenibile\" che pone le scienze della catalisi in genere e della trasformazione di reagenti in prodotti mediante processi catalitici a basso impatto ambientale ed energetico al centro delle proprie scelte strategiche. ICCOM è ormai da anni istituto di riferimento del CNR nel settore della catalisi svolgendo ricerche fondamentali, orientate ed applicate in tutti i settori in cui la scienza della catalisi può operare. L'Istituto ICCOM è in grado infatti di coprire l'intera filiera del processo catalitico sia in fase omogenea che eterogenea: dalla sintesi e modificazione funzionale dei substrati molecolari e dei leganti, a quella dei più appropriati catalizzatori metallici sia molecolari che nanostrutturati, alla realizzazione delle reazioni in diversi sistemi di fase in reattori in scala di laboratorio, allo studio meccanicistico delle reazioni catalitiche attraverso tecniche spettroscopiche, studi cinetici, analisi in silico del processo e tramite metodi elettrochimici per giungere alla caratterizzazione e post-modificazione dei prodotti del processo catalitico ed alla ottimizzazione e valutazione dell'impatto biologico ed ambientale di prodotto(i) e di processo. Se si esclude un modulo di ricerca attivo presso il Dipartimento Materiali e Dispositivi (MD.P03.035.001) relativo all’applicazioni analitiche di laser nel campo della scienza della materia e dei materiali, finalizzato alla protezione ambientale e allo studio e conservazione dei Beni Culturali (responsabile V. Palleschi), tutti le altre attività di ricerca ICCOM si sono svolte nell’ambito del Dipartimento di Progettazione Molecolare (PM) con il quale è stato intessuto uno stretto rapporto di collaborazione in cui il Direttore di Dipartimento (S. Viticoli), il Direttore ICCOM (C. Bianchini) ed il responsabile del progetto PM.P03 (M. Peruzzini) hanno operato in perfetta armonia avendo ben chiari gli obiettivi strategici e le potenzialità di crescita dell’istituto verso i settori della chimica sostenibile e della chimica per l’energia. L'attività di ricerca nel 2010 si è svolta all'interno di tre commesse a carattere strategico di cui l'Istituto è stato esecutore (la terza solo a partire dal 1 luglio 2010 a seguito del trasferimento delle competenze e del personale IPCF alla UOS Pisa di ICCOM) e di 18 moduli di commessa ripartiti tra 5 dei sette progetti dipartimentali (PM.P01, PM.P02, PM.P03, PM.P04 e PM.P07) tra cui ben otto di pertinenza del progetto PM.P03. La ristrutturazione e l’ampliamento di personale della UOS di Pisa ha poi condotto all’acquisizione della gestione della commessa PM.P07.010 Laboratorio Virtuale CNR-VILLAGE (resp. A. Ferretti). Tale commessa, articolata su 9 moduli (5 IPCF, 1 ICCOM, 2 ISTM, 1 IC) ha formalmente svolto la propria attività nel secondo semestre 2010 con ICCOM come istituto esecutore. Sinergica alla collocazione di ICCOM come uno dei punti di riferimento del CNR nella scienza della catalisi per lo sviluppo sostenibile e le nuove energie è stata la costituzione di una unità ricerca ICCOM presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Trieste consolidata con la creazione e lo sviluppo di un modulo di ricerca nella Commessa PM.03.005. Tale modulo, coordinato dal Prof. Paolo Fornasiero ha apportato nuove competenze integrando perfettamente le conoscenze di frontiera che l’Università di Trieste ha sviluppato nelle discipline proprie della catalisi eterogenea e delle nanotecnologie applicate alla catalisi con le competenze dei ricercatori ICCOM di Firenze con cui sono state svolte numerose ricerche in collaborazione che hanno riguardato la caratterizzazione di materiali porosi per lo storage di molecole gassose e di idrogeno in particolare e la progettazione di catalizzatori nano strutturati e la loro applicazione nella produzione sostenibile di idrogeno da reforming di risorse rinnovabili (etanolo, glicerina, zuccheri, soluzione di idrolizzati della lignocellulosa). Rilevante e potenzialmente di grande impatto per gli sviluppi futuri dell’istituto è la partecipazione del CNR ad organizzazioni europee con forti ricadute nel mondo della catalisi.Di particolare interesse è l'associazione del CNR all'Istituto Europeo di Catalisi (ERIC), scaturito dal lavoro svolto dal Network of Excellence IDECAT, che ha sede a Bruxelles. ERIC comprende, oltre al CNR, tutti i maggiori attori Europei nel campo della catalisi e ha iniziato a partecipare come soggetto autonomo a bandi lanciati nell’ambito di FP7 includendo nelle cordate costituite anche ricercatori e gruppi di ricerca ICCOM. L'attività delle commesse e dei moduli cui ha partecipato ICCOM e i relativi risultati sono descritti di seguito. COMMESSA PM.P03.001: Catalisi ed elettrocatalisi per la produzione sostenibile di energia e la trasformazione di risorse rinnovabili (resp. F. Vizza; istituto esecutore: ICCOM; articolata su due moduli di ricerca ICCOM / ISTM) Modulo PM.P03.001.001 Catalisi ed elettrocatalisi per la produzione sostenibile di energia e la trasformazione di risorse rinnovabili (resp. F. Vizza; istituto esecutore: ICCOM) La commessa PM.P03.001 è centrale per finalità e per risultati conseguiti tra le commesse di cui ICCOM è istituto esecutore. La ricerca sviluppata nell’ambito del modulo PM.P03.001.001 ha prodotto i seguenti risultati principali: a- Sintesi di elettrocatalizzatori anodici (a base di Pd) e catodici ( a base di Fe e Co) per l'ossidazione di alcoli in DAFC. b- Utilizzazione della celle DAFC come reattori chimici per l'ossidazione parziale e selettiva di alcoli rinnovabili come etanolo, glicerolo, glicole etilenico e 1-2propandiolo. c- Sintesi di nuovi elettrocatalizzatori anodici per DAFC costituiti da complessi molecolari di rodio che hanno permesso di sviluppare una nuova classe di celle a combustibile denominate organometallic fuel cell (OMFC) (collaborazione con ETHZ – CH). d- Realizzazione di apparati elettrolitici contenenti anodi nanostrutturati a base di palladio per la produzione di idrogeno da etanolo e realizzazione di un sistema PEMFC autosostenibile. e- Sintesi di fotoelettrocatalizzatoti costituiti da nanotubi di titania (TiO2) dopati con palladio e test delm loro possibile impiego per la produzione di H2 da etanolo in fotocatalisi e per l’ossidazione di etanolo in ambiente basico. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 16/BREVETTI n. 0 COMMESSA PM.P03.002 Sostenibilità in processi selettivi: catalizzatori, metodologie e approcci innovativi (resp. P. Barbaro; istituto esecutore: ICCOM; articolata su 4 moduli ICCOM, ISTM, ISOF, ITM). Modulo PM.P03.002.001 Sostenibilità in processi selettivi: catalizzatori, metodologie e approcci innovativi (resp. P. Barbaro; istituto esecutore: ICCOM) La commessa PM.P03.002 è al centro del “core business” di ICCOM coprendo aspetti fondamentali e proiezioni finalizzate alla frontiera della ricerca nella catalisi. Tra i risultati ottenuti sono da segnalare i seguenti. a- Sviluppo di membrane catalitiche enantioselettive: a1) eterogeneizzazione di complessi molecolari chirali e utilizzo nel riciclo di catalizzatori di idrogenazione asimmetrica, a2) produzione di reattori a membrana con basso rilascio di metalli pesanti, a3) preparazione di membrane polimeriche contenenti nanoparticelle di palladio e loro uso in reazioni di idrogenazione. b- Idrogenazione stereoselettiva di idrocarburi aromatici: catalizzatori ibridi complesso molecolare/nanoparticella metallica supportati su silice ordinate mesoporosa. c- Catalizzatori selettivi eterogenei: eterogenizzazione su resine a scambio ionico e sintesi di resine a scambio ionico innovative. d- Sintesi di nanoparticlelle metalliche supportate su solidi e funzionalizzate con leganti chirali. e- Sintesi di titania mesoporosa, nanotubi e monoliti di titania. f- Realizzazione di reattori operanti in continuo: test in reazioni di idrogenazione selettiva. g- Nell’ambito dei processi catalitici in fase acquosa si sono sintetizzati derivati della fosfina idrosolubile PTA e i relativi complessi di metalli di transizione di interesse in catalisi. Una seconda applicazione e’ consistita nella complessazione di Rh(I) e impiego nella idroformilazione di 1-decene in sistema bifase in presenza di ciclodestrine. h- Nell’ambito della attivazione del fosforo bianco da parte di complessi di Ru/difosfine, si sono studiati differenti meccanismi della coordinazione del P4 da parte di sistemi monometallici (Ru) e bimetallici (Ru-Pt) e si sono razionalizzati i processi dinamici mediante spettroscopia EXSY-NMR. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 9/BREVETTI n. 1 COMMESSA PM.P03.013: Sviluppo e applicazioni di metodologie preparative, analitiche, chimico-fisiche e spettroscopiche [resp. E. Pitzalis, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF); articolata su 3 moduli di ricerca ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] La commessa ha apportato notevoli competenze analitiche e chimico-fisiche ed ha conseguito i seguenti risultati nel corso del 2010: Modulo PM.P03.013.001 Sviluppo e applicazioni di metodologie preparative analitiche, chimico-fisiche e spettroscopiche [resp. E. Pitzalis, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] a- Analisi dei meccanismi che regolano la chemical vapour generation, in vari mezzi di reazione, di specie organiche e inorganiche dell’arsenico presenti in natura, anche in presenza di L-cisteina, e loro speciazione; b- Campionamento, determinazione e speciazione di F, Cr, Se, Hg, As in emissioni di impianti geotermici ed elettrotermici; c- Sviluppo di un metodo per la simultanea determinazione di nitrati e nitriti via chemical vapour generation /spettrometria GC-MS mediante alchilazione con sali trialchilossonio tetraidroborato. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 0/BREVETTI n. 0 Modulo PM.P03.013.005 Chimica Analitica Strumentale; [resp. E. Bramanti, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)]. a- Sviluppo ed applicazione di strumentazione flow injection/HPLC alla determinazione e caratterizzazione di tioli, nitrosotioli, proteine tioliche e complessi metallo-proteina; b- sviluppo ed applicazione di un rivelatore dinamico di tensione superficiale (DSTD) e viscosità per lo studio di proteine e polimeri all'interfaccia aria/acqua e come sistema di rivelazione per FIA ed HPLC; c- sviluppo di processi e strumentazione basata su microonde/UV per fotodegradazione e per applicazione a reazioni chimiche; d- analisi conformazionale del peptide beta-amiloide e di proteine autoaggreganti mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR); e- sviluppo di metodologie chimico-fisiche per lo studio dei leganti proteici nel settore della conservazione del patrimonio culturale. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n.1/BREVETTI n. 0 Modulo PM.P03.013.006 Metodi di risonanza magnetica [resp. C. Pinzino, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] a- Caratterizzazione di complessi di metalli di transizione contenenti il legante carbammato per processi catalitici a basso impatto ambientale; b-studio dei pentaalogenuri di Nb e Ta, mediante tecniche spettroscopiche di risonanza magnetica elettronica per l’impiego quali catalizzatori in sintesi organica; c- caratterizzazione di vetri e lava da attività eruttiva; d- qualità nutraceutiche di piante coltivate a terra od in idroponica: EPR come metodo di indagine del potere antiradicalico. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n.1/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P01.005.002 Determinazione di profili metabolici e farmacologici: Sviluppo di metodiche analitiche avanzate per la determinazione quantitativa simultanea di numerosi analiti in fluidi biologici per studi di farmacocinetica e farmacodinamica (resp. A. Raffaelli; istituto esecutore: IBB) La spettrometria di massa costituisce l’attività primaria di questo modulo. Tale tecnica offre un metodo di rivelazione universale e specifica, e consente la determinazione di un numero di analiti elevato con una singola analisi. La possibilità di determinare contemporaneamente in fluidi biologici molti di analiti ha permesso di trarre utili informazioni su particolari malattie e sul loro decorso, e di monitorare i livelli di farmaci. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 6/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P01.012.002 Sintesi, struttura e funzione di lipopeptidi e glicolipidi naturali e sintetici implicati nelle patologie umane (resp. F. Machetti; istituto esecutore: ICB) a- E’ stato sviluppato un nuovo metodo per ottenere derivati isossazolici per cicloaddizione-condensazione tra nitrocomposti primari e dipolarofili in presenza di un opportuno sistema catalitico. Il metodo dà ottimi risultati con nitrocomposti \"attivati\", composti cioè che recano un sostituente elettron-attrattore in posizione geminale al nitrogruppo, impiegando come catalizzatore una base opportuna. La reazione procede anche con nitrocomposti meno attivati, quali i nitroalcani, purché alla base sia aggiunto un sale di rame(II) in quantità catalitica. b- Si è continuato lo studio della reazione di condensazione tra nitrocomposti e dipolarofili con particolare attenzione a b1) utilizzo dell'acqua come solvente di reazione b2) tipologia di catalizzatore b3) studi preliminari verso l'applicazione della reazione alla funzionalizzazione di molecole complesse in ambiente compatibile con sistemi biologici. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 3/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P02.005.001 Processi catalitici sostenibili ed innovativi in ambito macromolecolare (resp. G. Giambastiani; istituto esecutore: ISMAC) L’attività scientifica del modulo nell’anno 2010 si è articolata sulle seguenti tematiche: a- progettazione e sintesi di catalizzatori single-site a base di metalli del III e del IV gruppo, loro caratterizzazione ed applicazione in processi selettivi di olefin-upgrading e C-H attivazione di sistemi arilici, eteroarilici e alchilici (Csp2-H e Csp3-H); b- Sviluppo di nuovi protocolli ad alta efficienza per la funzionalizzazione organica di sistemi macromolecolari (nanotubi di carbonio a multipla parete – MWCNTs) e loro applicazione alla produzione di materiali compositi funzionali; c- Sviluppo di nuove procedure per il grafting covalente di fluorofori a carriers macromolecolari del tipo MWCNTs e grafene ossido (GO) per applicazioni nel campo del sensing di analiti. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 8/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P02.005.006 Processi di post-modifica e miscelazione reattiva per la preparazione di sistemi macromolecolari multifasici, nanostrutturati e funzionali (resp. E. Passaglia, istituto esecutore ISMAC] Il modulo di commessa, che rappresenta un importante presidio nel settore della catalisi per polimerizzazione, ha ottenuto importanti risulatanti: a- Analisi valutazione dei processi/meccanismi di reazione di post-modifica mediante nitrossidi (e derivati) b- Studio e caratterizzazione dei nuovi materiali polimerici, ottenuti mediante processi di grafting con nitrossidi quali HO-TEMPO e Bz-TEMPO c- Messa a punto della sintesi di derivati nitrossilici con funzionalità specifiche e loro preliminare utilizzo nei processi di post-modifica. d- Preparazione di materiali nanostrutturati a base poliolefinica utilizzando poliolefine funzionali e substrati inorganici anionici modificati. e- Valutazione/modellazione degli effetti di confinamento sulle proprietà finali dei materiali nanostrutturati con riferimento in particolare alle proprietà barriera. f- Preparazione e caratterizzazione di nano compositi a base PVC e PLA con sistemi inorganici lamellari g- Preparazione e caratterizzazione di resine policarbammidiche e loro compositi (preliminare). Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 6/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P03.005.001 Nuovi materiali per 'storage' e produzione di idrogeno (resp. L. Gonsalvi; istituto esecutore: ISTM) L’attività svolta nel 2010 da questo modulo di ricerca, centrale nelle tematiche di interesse per ICCOM, si è concentrata principalmente sullo sviluppo di materiali porosi (MOFs) e sullo studio di molecole di interesse come serbatoi chimici dell’idrogeno . In particolare l’attività si è concentrata sugli obiettivi seguenti: a- Sintesi e caratterizzazione di materiali micro e mesoporosi ad architettura definita (MOF) contenenti scaffold organici aromatici portanti eteroatomi quali N, S, O e funzioni coordinanti (carbossilati) in grado di legarsi a metalli 3d quali Zn, Cu, Co etc. I materiali ottenuti sono stati inoltre valutati nell'assorbimento di gas quali idrogeno mostrando moderata attività; b) Studio delle proprietà fondamentali del legame H-H nella molecola di idrogeno e formazione di addotti DHB (dihydrogen bonding) per interazione di metallo idruri \"basici\" e \"acidi\" secondo Lewis; c- Sintesi di complessi organometallici in grado di attivare molecole potenzialmente importanti per lo storage chimico di idrogeno quali ammoniaca borano ed acido formico (collaborazione con L. Rosi UNI Firenze); d) Sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle metalliche stabilizzate da fosfine e fosforo bianco, che verranno utilizzate per la attivazione di molecole organiche ed inorganiche contenenti idrogeno, nonché in catalisi di idrogenazione e coupling in sistemi bifase. e) Valorizzaione del biossido di carbonio: sintesi catalitica di urea a partire da CO2 ed ammoniaca; sviluppo di processi CCS con elevato risparmio energetico Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 9/BREVETTI n. 1 Modulo PM.P03.005.005 Catalizzatori di seconda generazione per produzione di idrogeno mediante reforming di risorse rinnovabili (resp. P. Fornasiero; istituto esecutore: ISTM) L’attività di ricerca si è indirizzata allo sviluppo di nuovi processi sostenibili di produzione dell’idrogeno con particolare attenzione a processi foto attivati. In particolare sono stati preparati, caratterizzati strutturalmente e funzionalmente materiali fotoattivi a base di TiO2, Bi2O3, tungastati di metalli di transizione, ossido di zinco e loro combinazioni in nano compositi. Inoltre è stato ampiamente studiato il fotoreforming di alcoli, glicerolo e glucosio per produrre idrogeno. Allo scopo sono stati realizzati materiali innovativi a base di titania contenenti nano strutture a di ossidi di Cu, Co, Ni e Pt. È stata poi studiata l’attività sia nel UV che nel visibile e la relativa stabilità dei materiali ottenuti. Nano compositi a base di nanotubi di carbonio ricoperti da ossido di cerio sono stati ottenuti attraverso processi di autoassemblaggio e dettagliatamente caratterizzati con HR-TEM. Sistemi a base di Pt supportato su ossidi sono stati studiati per lo steam reforming di glicerolo. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 1/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P03.011.001 Processi e metodologie sostenibili in chimica organica per la sintesi di nuove piattaforme molecolari (resp. A. Mordini; istituto esecutore: ISOF) Nel 2010 l'attività di ricerca del modulo si è rivolta verso la sintesi di nuove molecole a potenziale attività biologica utilizzando procedure altamente selettive e verso lo studio di metodologie innovative ed efficaci . Per il primo dei due aspetti, l'interesse e' stato indirizzato sulla sintesi di scaffold piperazinici, utili precursori per composti attivi in patologie del sistema nervoso centrale, su alcune classi di composti solfinilici e amminobenzilnaftoli che hanno attività antitumorale, su potenziali farmaci antitumorali a struttura di trifosfato e su altri sistemi eterociclici. Gli studi metodologici hanno invece riguardato l'attivazione di reazioni organiche tramite microonde (coupling catalizzati da metalli di transizione, isomerizzazioni indotte da basi e reazioni domino su piridine alchilsostituite), sullo sviluppo di nuove metodologie per sintesi \"pulite\" da attuare in solventi eco-compatibili, sulla preparazione di nuovi e più efficienti catalizzatori di palladio nanostrutturato da impiegare in reazioni organometalliche regio- e stereo-selettive, sull'ancoraggio in fase solida di catalizzatori, sulla messa a punto di metodi di ossidazione selettivi ed ecocompatibili (e.g. inserimento di ossigeno in legami C-H di alcani, epossidazione di olefine, ossidazione selettiva di derivati peptidici e polipeptidici con diossirani) e sullo studio di nuove reazioni domino per la formazione di legami carbonio-carbonio e carbonio-eteroatomo. Per la parte biologica si sono effettuati studi sul ruolo di ETV4 nella proliferazione, crescita indipendente dal substrato ed invasività in cellule trasformate. Inoltre sono in corso studi sul ruolo di ETV4 nella crescita tumorale in topi immunodepressi e in un modello di topi transgenici cioè portatore del gene umano da noi generato. Si sono anche messo a punto metodiche per l’identificazione di caratteristiche genetiche per indirizzare e prevedere l’efficacia e tossicità di taluni farmaci. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 6/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P04.003.001 MAteriali Funzionali Organici per applicazioni High-Tech: sistemi molecolari, supramolecolari e bioibridi (MAFO-HT) (resp. O. Hassan Omar, istituto esecutore ISOF) E’ stato messo a punto una metodologia di sintesi per un polimero avente la struttura dialcossifenilenetiofene, il polimero è stato preparato mediante crosscoupling Pd catalizzato tra 2,5-dibromotiofene e il reattivo bis-organomagnesiaco del dialcossibenezene. Il polimero ottenuto è stato usato per disperdere nanotubi di carbonio a singola parete (SWNTs), risolvendo così l’insolubilità e la tendenza a formare aggregati di questi ultimi. Dalla miscela polimero/nanotubi in dicloroetano sono state depositate film sottili su ITO con la tecnica di Langmuir–Blodgett; i film ottenuti sono stati testati come fotocatodi in una cella fotoelettrochimica, il risultato migliore è stato raggiunto testando un film sottile di 50 layer fotoattivi composti dal polimero(elettron-donatore)/SWNTs (elettron-attrattore). Inoltre sono stati sintetizzati tioli a struttura terfenilenica e a geometria chelante. Film sottili ottenuti mediante Self-Assembled Monolayers da soluzioni diluite dei tioli in diclorometano sono stati caratterizzati mediante ellissometria, spettroscopia Raman, spettroscopia a forza atomica AFM determinandone le proprietà ottiche tra cui l’indice rifrazione in un intervallo ampio di che va 0.75 a 6.5 eV. Sono stati preparati materiali di tipo polyarylenevinylene funzionalizzati con atomi di fluoro per applicazioni nel campo del fotovoltaico. I materiali sono stati testati costruendo celle fotovoltaiche funzionanti. È stato affrontato lo studio delle proprietà ottiche dei materiali sintetizzati e l’effetto della funzionalizzazione del fluoro anche sulle performance dei dispositivi fotovoltaici. Materiali a base di melanina sintetica sono stati deposti in film sottile su substrati di ITO e Silicio, e ne sono state studiate le proprietà elettriche. I materiali hanno mostrato interessanti proprietà sfruttabili in dispositivi di memoria. Sistemi policoniugati ad elevata estensione del sistema p sono stati preparati mediante reazioni di omocoupling e cross-coupling palladio catalizzate. Le reazioni sono state condotte in acqua in ambiente micellare, ottenendo rese più elevate nei prodotti di accoppiamento di quelle ottenute nei classici solventi organici. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 7/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P04.012.003 Sintesi di nuovi sensibilizzatori con sistemi di ancoraggio ottimizzabili (resp G. Reginato, istituto esecutore ISTM) È stato avviato il design di nuovi coloranti organici caratterizzati da un elevato assorbimento della radiazione luminosa, per l’ applicazione nel campo delle celle fotovoltaiche DSSC. Tali molecole sono del tipo D-À-A, caratterizzate cioè dalla presenza di gruppi donatori, collegati attraverso strutture ad estesa coniugazione (linker) con gruppi funzionali accettori. In particolare è stata presa in esame la possibile variazione del linker rispetto alle strutture già presenti in letteratura, decidendo di sintetizzare strutture contenenti gruppi benzoditiazolici e tiazolo[5,4-d]tiazolici, dal momento che tali unità eterocicliche sono già state inserite in semiconduttori organici a basso band-gap ma non sono mai state incluse in coloranti organici per DSSC. Parallelamente è stata iniziata la sintesi di una nuova classe di coloranti, basati sull’elaborazione strutturale del noto sensibilizzatore D5, ma dotati di funzioni silanoliche dato che il gruppo silanolico dovrebbe essere in grado di legarsi molto strettamente al biossido di titanio, dando luogo ad un ancoraggio molto stabile. Inoltre si è intrapresa una strategia di modificazione mirata di coloranti naturali e non tramite l'introduzione in posizioni ben precise di gruppi funzionali specifici, come ad esempio nella ossidazione dello 17a-etinilestradiolo con diossirani. L’elaborazione di appropriate strategie sintetiche per la preparazione di tali molecole è stata avviata senza perdere d’occhio criteri quali economicità ed eco-compatibilità Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 0/ BREVETTI n. 0 Modulo PM.P07.010.009 Modellizzazione della reattività chimica per la chimica sostenibile [resp. A. Ienco, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] Abbiamo affrontato diverse problematiche riguardanti reattività chimica e catalisi di complessi molecolari, cluster di metalli di transizione e polimeri di coordinazione. Modelli teorici e studi di reattività hanno permesso di descrivere i meccanismi e i profili energetici di reazioni di trasferimento di idrogeno e/o idrogenazione su catalizzatori di rutenio (collaborazioni con W. Baratta, UNI Udine e M.J. Calhorda,, UNI Lisbona, P). Inoltre è stato affrontato uno studio sui differenti modi di coordinazione rispetto ad un centro di Iridio(I) del legante idrosolubile PTA (7-Phospha-1-3-4-triazaadamantane) funzionalizzato sullo upper rim. Lo studio di nano sistemi (progetto PRIN 2008) ha messo in rilevo nuove ed importanti caratteristiche di sistemi polimetallici a clusters. In particolare, si è evidenziato un ruolo nuovo dei “main group elements” di supporto verso cluster di platino (collaborazione con G. Longoni, UNI Bologna). Per questa classe di composti è anche continuato lo studio delle proprietà chimiche e strutturali dei sistemi trinucleari usati come building blocks nella formazione di fili metallici o di composti oligomerici. La conoscenza della loro struttura elettronica è fondamentale per capire le importanti proprietà redox (collaborazioni con P. Leoni, UNI Pisa e P. Zanello, UNI Siena). Sono stati affrontati studi delle interazioni supramolecolari in sistemi di manganese e il loro effetto, finora sconosciuto, di alterare la geometria di coordinazione al metallo (collaborazione con A. Galindo, UNI Siviglia, E). Si sono studiate le interazioni che sviluppano la dimensionalità dei network in polimeri organici-inorganici contenenti metalli bivalenti come Manganese, Cobalto, Nickel e Rame e differenti tipi di linker organici (collaborazione con F. Costantino, UNI Perugia). Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 5/ BREVETTI n. 0 Aggiungiamo al rendiconto anche i risultati della commessa COMMESSA PM.P07.010 Laboratorio Virtuale CNR-VILLAGE (resp. Alessandro Ferretti, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF); articolata su 6 moduli di ricerca ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] MODULO PM.P07.010.002. Modelli e metodi multiscala per lo studio di sistemi di interesse biologico e tecnologico [resp. S. Monti, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] Allo scopo di studiare un modello di sensore per DNA che opera mediante formazione di un duplex con il DNA target complementare, da parte di un DNA probe attaccato ad una superficie di Si funzionalizzata con ammine e un opportuno cross-linker, e' stato condotto uno studio in piu' step: a) studio del ricoprimento della superfice di Si; b) parametrizzazione del campo di forze; c) studio della dinamica del DNA probe; d) studio della dinamica di formazione del duplex. E' stata ultimata la messa a punto del metodo di calcolo denominato Complementary Space Perturbative Approach per il calcolo dell'interazione di spin in diradicali che, sfruttando un approccio di interazione di configurazioni misto variazionale-perturbativo da integrare con i metodi di frammentazione sviluppati in precedenza e utili alla riduzione della dimensionalità del problema in sistemi di dimensioni medio-grandi, permette di ottenere risultati estremamente accurati ad un accettabile costo computazionale. I risultati saranno pubblicati in articoli in uscita nei primi mesi 2011. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 0/BREVETTI n. 0 PM.P07.010.007 Modelli e metodi per la spettroscopia computazionale ed i fenomeni dinamici di trasporto di carica ed energia [resp. F. Santoro, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] Sono stati sviluppati metodi per la simulazione della forma di banda di spettri elettronici, mediante descrizione della loro struttura vibronica. Ciò permette di descrivere sia spettroscopie ad un fotone (assorbimento, emissione, dicroismo circolare) che a due fotoni (assorbimento e dicroismo circolare a due fotoni e Raman risonante). I metodi sono stati implementati in codici di calcolo open source distribuiti gratuitamente e in codici commerciali (Gaussian 09), e applicati nell’ambito di collaborazioni internazionali con Spagna, USA, Svizzera, Inghilterra su sistemi naturali (oligomeri di DNA) e macrocicli di sintesi che esibiscono notevoli proprietà chirottiche. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 0/BREVETTI n. 0 PM.P07.010.008 Spettroscopie di Risonanza Magnetica di sistemi di interesse biologico e tecnologico [resp. L. Calucci, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] Le attività di ricerca svolte all’interno del modulo nell’anno 2010 hanno riguardato: -Caratterizzazione di complessi di metalli di transizione e di loro cationi chimicamente impiantati su silice, progettati come potenziali catalizzatori di reazioni di polimerizzazione, mediante spettroscopia 13C CP-MAS NMR a stato solido e EPR. -Studio dell’ordine orientazionale e dell’organizzazione molecolare nelle diverse mesofasi di cristalli liquidi termotropici calamitici e di miscele di mesogeni calamitici e bent-core mediante spettroscopia NMR del carbonio 13 e/o del deuterio. -Studio delle potenziali applicazioni di nanotubi di nitruro di boro (BNNT), contenenti impurezze di ferro, come agenti di contrasto in imaging di risonanza magnetica mediante la misura di tempi di rilassamento longitudinale e trasverso dei protoni dell’acqua a diversi campi magnetici su sospensioni di BNNT a varie concentrazioni. -Studio di aggregati micellari e idrogeli formati in acqua per auto-aggregazione di copolimeri anfifilici a blocchi costituiti da poli(etilenglicol) (PEG) ramificato e poli(acido lattico) (PLA) mediante tecniche 1H e 13C NMR in soluzione e a stato solido. -Studio dell’equilibrio conformazionale della fenilalanina in oligopeptidi in H2O mediante esperimenti 1H NMR al fine di comprendere il ruolo della fenilalanina nel processo di autoaggregazione dei peptidi. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 1/BREVETTI n. 0 MD.P03.028.001 Dinamica di plasmi e laser-plasmi [resp. V. Palleschi, istituto esecutore ICCOM (fino al 30/06/2010 IPCF)] Lo studio dei processi di interazione laser-materia e la conseguente dinamica dei plasmi prodotti è essenziale per la comprensione dei fenomeni complessi associati e fondamentale per l'ottimizzazione delle applicazioni associate. L'attività si è concentrata sulle nuove possibilità aperte dall'uso di impulsi laser sequenziali per applicazioni analitiche nel campo della scienza della materia e dei materiali, per la protezione ambientale e per lo studio e la conservazione dei Beni Culturali. Sono state anche studiate le possibilità di applicazione della tecnica LIBS in ambito bio-medico e per la sicurezza. E' stata verificata la possibilità dii realizzare nanoparticelle attraverso l'ablazione laser in liquidi ed è stata svolta anche un’attività di tipo teorico/computazionale nel campo della fisica dei plasmi. Modulo. PUBBLICAZIONI ISI n. 1/BREVETTI n. 0 (literal)