Lead
Applicare pressione ad un materiale significa modificare il suo stato termodinamico. Quando la pressione è sufficientemente elevata, si possono ottenere nuove fasi, ossia nuove forme solide del materiale che differiscono per arrangiamento di atomi e molecole (transizioni di fase) oppure per la topologia dei legami chimici (reazioni chimiche in stato solido).Lo scopo di questa ricerca è quello di scoprire nuove forme solide di materiali molecolari, prodotte attraverso la compressione dei solidi, o anche dei liquidi, stabili a pressione ambiente. Due aspetti sono particolarmente rilevanti: a) il meccanismo di formazione del nuovo materiale; b) le proprietà meccaniche, elettro-ottiche o magnetiche della nuova forma.La nostra indagine si concentra in particolare su materiali organici e organometallici, che siano molecolari a pressioni ambientali, oppure polimeri di coordinazione (composti da leganti organici e ioni metallici).

Lay summary

La pressione è una variabile termodinamica come la temperatura. Al loro variare, si modifica l’energia di un sistema, attraverso un cambiamento di energia interna e uno scambio di energia con l’ambiente. Mentre molte trasformazioni dei materiali sono ben conosciute in funzione della temperatura, molto meno si conosce delle reazioni o dei cambiamenti di fase che un solido (oppure un liquido) incontra aumentandone la pressione. Nuove ed inattese forme dei materiali sono state recentemente scoperte proprio grazie allo studio di sistemi inorganici sotto pressione. Meno studiati sono i materiali soffici, quali ad esempio i cristalli di molecole organiche o organometalliche e i polimeri di coordinazione, di cui ci occuperemo in questo progetto.

L’interesse principale del nostro progetto è lo studio delle trasformazione di questi sistemi. Quando la pressione viene aumentata, un materiale può subire una mutamento anche radicale, poiché lo stato energetico fondamentale viene modificato con la contaminazione di altri stati o il passaggio ad un altro stato. Questo può influire notevolmente sulle proprietà del materiale, in particolare quelle elettroniche, ottiche e magnetiche.

Studieremo sia trasformazioni di fase (ossia cambiamenti delle conformazioni molecolari associati a cambiamenti nell’impaccamento che modifichino la simmetria del cristallo) sia reazioni chimiche (ossia formazione di nuovi legami). Particolarmente importanti sono le reazioni che coinvolgono la trasformazione di un contatto intermolecolare in un legame chimico covalente, producendo polimeri a partire da semplici cristalli molecolari.

Per questo progetto di ricerca verranno impiegate sia metodiche sperimentali (diffrazione, spettroscopia e microscopia), sia teoriche (calcoli quanto-meccanici)

Ci attendiamo risultati significativi, con implicazioni in chimica dello stato solido, chimica organica e metallorganica e scienza dei materiali.