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Tensioattivi e nanostrutture alle interfacce liquide

L'attività, è focalizzata sullo studio sperimentale e la modellazione delle proprietà interfacciali di sistemi complessi in presenza di tensioattivi e particelle solide di dimensioni micro-nanometriche. In particolare:

  • Proprietà dinamiche e reologia dilazionale (tensione interfacciale, viscoelasticità) di strati interfacciali misti e film liquidi.

  • Sviluppo di metodi sperimentali per la tensiometria dinamica e la reologia interfacciale adatti a differenti scale temporali (dai millisecondi alle ore) per interfacce e film liquidi.

  • Interazione di nanoparticelle solide con strati interfacciali di adsorbimento o monostrati insolubili (es. lipidi, proteine). Effetti sulle loro proprietà reologiche e termodinamiche, in relazione ad ambiti biologici (es. tensioattivo polmonare) ed ambientali (es., interfaccia marina).

  • Caratterizzazione meccanica, termodinamica e strutturale di strati interfacciali misti alle interfacce liquide. A tale scopo si utilizzando in modo complementare tecniche tensiometriche (tensiometri a goccia/bolla, bilancia di Langmuir), diagnostiche di superficie da laboratorio (BAM, Ellissometria e AFM), tecniche di diffrazione in luce di sincrotrone (SAXS) e di riflessione neutronica (ex., GISAS).

In aggiunta alla normale sperimentazione di laboratorio, un aspetto peculiare dell'attività di ricerca, riguarda la preparazione ed il ricorso ad esperimenti in assenza di peso (microgravità), effettuati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, per lo studio di specifiche caratteristiche del comportamento dinamico di strati di adsorbimento, emulsioni, schiume e film liquidi.

Considerata l'ubiquità delle interfacce liquide nelle tecnologie, nei prodotti ed in natura, i risultati dell'attività di ricerca hanno una caratteristica fortemente trasversale, in relazione a potenziali applicazioni e per la comprensione dei fenomeni naturali. Specificamente, nel corso di vari progetti, le competenze sono state applicate in campo biomedico, farmaceutico, alimentare ed industria petrolifera, in relazione a sistemi emulsionati e schiume.

  • COMPETENZE:
    • Tecniche sperimentali per lo studio della tensione interfacciale e la reologia interfacciale di sistemi complessi.
    • Modellizzazione dei fenomeni di trasporto ed adsorbimento in sistemi contenenti tensioattivi ed altre specie anfifiliche.
    • Caratterizzazione bulk di dispersioni colloidali (DLS, potenziale Zeta).
    • Caratterizzazione strutturale di strati interfacciali misti (BAM, Ellissometria, AFM, SAXS, Neutron Reflectivity).
    • Utilizzo di tensioattivi per il controllo delle proprietà chimico-fisiche di interfacce liquide.
    • Progettazione, sviluppo e supporto per esperimenti su interfacce liquide, emulsioni e schiume in assenza di peso (microgravità).

FIGURA 1

2D gelling of water-dodecane interface by adsorption of silica NP-CTAB complexes
Fig. 1

FIGURA 2

Selective adsorption of NP-surfactant complexes at the aqueous interface
Fig. 2

FIGURA 3

ESA Facility for Adsoprtion and Surface Tension Studies (FASTER), per lo studio della dinamica di strati di adsorbimento in microgravità, sulla Stazione Spaziale Internazionale
Fig. 3
  • PROGETTI E ACCORDI:
    • ESA Project “PArticle STAbilized Emulsions and Foams (PASTA)”, 2013-2018
    • ESA Microgravity Application Project “Soft Matter Dynamics”, 2016-2018
    • ESA Microgravity Application Project “Emulsion Dynamics and Droplet Interfaces (EDDI)”, 2019-2021
  • RISORSE UTILIZZATE:
    Per lo svolgimento di queste attività sono utilizzate le strutture disponibili nei seguenti laboratori:
    • ...
    • ...
  • PROPOSTE DI TESI:
    • Proprietà strutturali e dinamiche di strati misti tensioattivo-nanoparticelle alle interface liquide.
  • KEYWORDS:
    tensione interfacciale reologia interfacciale microgravità nanoparticelle riflettività neutronica SAXS interfacce biologiche