(1) Si studiano le architetture molecolari ottenute mediante
autoriconoscimento e autoassemblaggio attraverso un'organizzazione
gerarchica di interazioni non covalenti; l'unità base
principalmente studiata è rappresentata dalla guanosina e dai suoi
derivati: si studiano inoltre le potenziali applicazioni di tali
architetture nella progettazione di dispositivi molecolari. (2) Si studia la possibilità di utilizzare molecole
fotoresponsive come interruttori molecolari fotochimici e come
sensori di stimoli chimico-fisici. (3) Si studia la conversione
della luce in altre forme di energia attraverso sistemi azobenzenici.
(1) Architetture supramolecolari da autoassemblaggio. La guanosina,
unica tra i nucleosidi, possiede un sequenza di gruppi donatori e
accettori di ponti a idrogeno in grado di consentire la formazione
di diverse strutture supramolecolari a seconda della natura del
solvente, della sostituzione nel residuo zuccherino, della presenza
di ioni, della derivatizzazione sulla base. In particolare si
possono ottenere architetture basate su G-quartetti (quattro
guanine legate ciclicamente da ponti idrogeno) impilati gli uni
sugli altri per interazioni non covalenti e analoghe a quelle
riscontrabili nelle sequenze telomeriche dei cromosomi, oppure
strutture a nastro lineare o elicoidale. Tali architetture hanno
interesse sia in campo farmaceutico/farmacologico per le loro
implicazioni nei telomeri che in nanotecnologia molecolare per il
loro utilizzo di nanodispositivi. Nel nostro gruppo di ricerca si
studiano le modifiche strutturali dei derivati della guanina per
modularne le loro proprietà chimico fisiche. (2) Dispositivi molecolari chirottici.
La progettazione di interruttori (“switch”) molecolari rappresenta
una sfida nel solco della tendenza alla miniaturizzazione in
tecnologia e dello sviluppo di nuovi materiali per
l'immagazzinamento (e il recupero) di informazione a livello
molecolare. Oltre ai dispositivi di memoria reversibili, i campi di
applicazione di switch molecolari si estendono anche alla chimica
supramolecolare e alla nanotecnologia con lo scopo di raggiungere
il controllo di funzione e struttura. Nel nostro gruppo di ricerca
si studia il controllo di nanoarchitetture e di sistemi
parzialmente ordinati (come i cristalli liquidi) attraverso stimoli
chimici (come l'aggiunta di ioni) o fisici (fotochimici). Tale
processo è seguito attraverso il monitoraggio delle proprietà
chirali del sistema.
(3) Conversione della luce in altre forme di energia attraverso sistemi azobenzenici. L'azobenzene può essere fotoisomerizzato dalla forma trans alla forma cis in modo reversibile utilizzando radiazioni di opportuna lunghezza d'onda. I due isomeri presentano diverse caratteristiche geometriche, ottiche, di polarità, di solubilità e un diverso contenuto energetico. E' possibile pertanto progettare sistemi molecolari contenenti residui azobenzenici in grado di assorbire luce e trasformarla in altre forme di energia (p.es. meccanica o elettrica).
