66853 - ELABORAZIONE DI SEGNALI CON SISTEMI CHIMICI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i concetti di base e gli approcci metodologici per l'utilizzo di sistemi molecolari e supramolecolari allo scopo di raccogliere, trasformare e memorizzare informazioni. Ha familiarità con chemosensori, fili, connettori e interruttori molecolari, porte e circuiti logici, ed elementi di memoria basati su specie chimiche.

Contenuti

Prerequisiti
Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione di base nel campo della chimica generale ed inorganica, chimica fisica e chimica organica. Questi prerequisiti vengono forniti dalle lauree triennali della classe L27 - scienze e tecnologie chimiche. Lo studente infine conosce la lingua inglese, essendo in lingua inglese tutto il materiale didattico presentato a lezione e proposto per lo studio e l'approfondimento.

1. Concetti di base
Elaborazione di segnali in biologia; segnali analogici e digitali; logica combinatoriale e logica sequenziale; reversibilità logica; riconfigurazione e sovrapposizione funzionale

2. Sensori, interruttori, memorie molecolari
Esempi di chemosensori e interruttori molecolari, con particolare riferimento a sistemi che presentano segnali di luminescenza

3. Elettronica molecolare
Il rettificatore unimolecolare; giunzioni elettriche a molecola singola; isteresi ed effetto memoria in giunzioni molecolari

4. Porte logiche
Esempi di porte logiche molecolari PASS, YES, NOT, AND, OR, XOR, INH

5. Circuiti logici combinatoriali e sequenziali
Esempi di half/full-adder e half/full-subtractor, multiplexer/demultiplexer, encoder/decoder, keypad lock, flip flop

6. Sistemi basati su biomolecole
Porte e circuiti logici costituiti da DNA oppure da insiemi di acidi nucleici ed enzimi

7. Applicazioni
Utilizzo di operazioni logiche per il controllo di funzioni biologiche, attivazione di farmaci e terapie, identificazione di oggetti microscopici

Testi/Bibliografia

Articoli
V. Balzani, A. Credi, M. Venturi, Chem. Eur. J. 2008, 14, 26
A. P. de Silva, S. Uchiyama, Nature Nanotech. 2007, 2, 399
A. Credi, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 108, 3481 K. Szacilowski, Chem. Rev. 2008, 108, 3481 G. de Ruiter, M. van der Boom, J. Mater. Chem. 2011, 21, 17575
Libri V. Balzani, A. Credi, M. Venturi, Molecular Devices and Machines - Concepts and Perspectives for the Nanoworld, Wiley-VCH, 2008, cap. 8 e 9 K. Szacilowski, Infochemistry - Information Processing at the Nanoscale, Wiley, 2012

Metodi didattici

Il corso consiste di lezioni frontali tenute con l'ausilio di diapositive, rese disponibili in anticipo agli studenti (v. strumenti).

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene con il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova orale della durata media di 20 minuti.

La prova consiste nell'esposizione di un breve articolo scientifico a scelta dello studente, attinente ad uno degli argomenti affrontati nel corso, e successiva discussione con il docente; lo studente può avvalersi di immagini e diagrammi, eventualmente inseriti in una presentazione al computer.

Strumenti a supporto della didattica

Le trasparenze utilizzate a lezione saranno rese disponibli in rete (Portale UniBo > Alberto Credi > Insegnamenti > Chimica > Materiale didattico). Nello stesso sito si troveranno alcuni articoli di rassegna (review) per lo studio e l'approfondimento degli argomenti trattati a lezione.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.credi-group.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Credi