- Docente: Serena Silvi
- Crediti formativi: 6
- SSD: CHIM/03
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Chimica e chimica dei materiali (cod. 8006)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente acquisisce le conoscenze relative ai principi teorici alla base della fotochimica e della chimica supramolecolare, con particolare riguardo alle possibili applicazioni nel campo dei nuovi materiali.
Contenuti
FOTOCHIMICA
Introduzione- Fotochimica nei processi naturali e artificiali. Radiazione elettromagnetica.
Orbitali e configurazione elettronica - Atomo di idrogeno, atomi polielettronici, molecole. Dal diagramma di orbitali al diagramma di stati. Dagli orbitali atomici agli orbitali molecolari (metodo LCAO); concetti di base della teoria dei gruppi.
Fotofisica - Diagramma di Jablonski. Oscillatore armonico e curve di Morse. Formazione di stati elettronici eccitati: approssimazione di Born-Oppenheimer; regole di selezione (principio di Franck-Condon, accoppiamento vibronico, accoppiamento spin-orbita). Disattivazione di stati elettronici eccitati: transizioni radiative, transizioni non radiative, reazioni di isomerizzazione. Processi bimolecolari: eccimeri ed ecciplessi; energy transfer; electron transfer.
Tecniche fotochimiche – Spettrofotometria. Spettrofluorimetria: spettri di emissione e di eccitazione; rendimento quantico di emissione. Misura dei tempi di vita di emissione. Attinometria chimica.
CHIMICA SUPRAMOLECOLARE
Introduzione – Definizioni. Chimica di coordinazione e chimica supramolecolare. Riconoscimento molecolare. Costante di stabilità. Cooperatività, preorganizzazione e complementarietà. Interazioni supramolecolari. Chimica supramolecolare in Natura.
Sistemi host- guest – Host per cationi: eteri corona, e criptandi; selettività e preorganizzazione; sintesi; recettori ditopici e anfifilici; calixareni. Host per anioni: host cationici e host neutri. Recettori per coppie ioniche. Host per guest molecolari: interazioni; cavitandi, ciclodestrine, ciclofani, carcerandi.
Self-assembly – Approccio bottom-up. Self-assembly in Natura. Effetto templato. Parametri termodinamici. Probabilità del self-assembly. Elicati. Catenani e rotassani: topologia, strategie di sintesi. Building-block.
Fili e switch molecolari – Fili: diadi e triadi. Switch: single-pole e dual-pole molecular switch; switch “fast” e “ultrafast”; presa, spina e prolunga molecolari.
Memorie e porte logiche molecolari – Fotocromici. Ciclo “write-lock-read-unlock-erase”. Elaborazione di informazione: porte logiche AND e XOR. Switch e comunicazione chimica. Applicazioni.
Sensori – Chemosensori. Sensori luminescenti: sensori raziometrici; sensori per il Calcio; sensori basati sul trasferimento elettronico fotoindotto. Amplificazione del segnale: nanoparticelle. Nasi elettronici.
Dendrimeri – Stategie di sintesi. Building block. Sistemi host-guest: micelle unimolecolari; rilascio controllato. Catalisi. Sistemi antenna: dendrimeri contenenti porfirine o complessi metallici; sistemi host-guest contenenti cromofori organici o lantanidi.
Macchine molecolari – Definizioni. Pseudorotassani: legame metallo-legante; legame a idrogeno; ciclodestrine e cucurbiturili; interazioni donatore accettore; movimenti azionati elettrochimicamente; movimenti azionati dalla luce; moto unidirezionale. Rotassani: legame metallo-legante; legame a idrogeno e interazioni donatore accettore, movimenti azionati dalla luce; effetto memoria fotoindotto. Catenani: legame metallo-legante; interazioni donatore accettore; moto unidirezionale.
Testi/Bibliografia
FOTOCHIMICA
A. Gilbert and J. Baggot, “Essentials of Molecular Photochemistry”
N. J. Turro, “Modern Molecular Photochemistry”
P. Suppan, “Chemistry and Light”
“Manuale del Fotochimico” , a cura di L. Moggi, A. Juris, M. T. Gandolfi
CHIMICA SUPRAMOLECOLARE
J. W. Steed and J. L. Atwood, “Supramolecular Chemistry”
V. Balzani, M. Venturi, A. Credi, “Molecular Devices and Machines - A Journey Into the Nanoworld”
Metodi didattici
Lezioni frontali.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene tramite un esame orale, che consiste di due domande, una incentrata sulla fotochimica e l'altra sulla chimica supramolecolare.
Strumenti a supporto della didattica
Diapositive in formato Power Point.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Serena Silvi