Molecular Strategies for Functional Materials: Soft Mechanochemistry and Surface Functionalization

Il lavoro di ricerca si è incentrato su due argomenti principali, cioè la sintesi di Magneti Singola Molecola (SMM) a base di Terbio per la funzionalizzazione di superfici e lo studio di strategie meccanochimiche per il conseguimento di materiali auxetici molecolari. Il primo progetto prevede la sintesi di un complesso omolettico di terbio a base di leganti ftalocianinici per la funzionalizzazione di Manganiti di lantanio e stronzio (LSMO). La funzionalizzazione periferica dei leganti con unità dietil fosfonato garantisce la formazione di un robusto monolayer attraverso l’instaurarsi di forti legami P-O-metallo. La scelta del substrato ferromagnetico deriva dalla sua importanza tecnologica come elettrodo in dispositivi organici detti “spin valves”. Pertanto il chemisorbimento di SMM su LSMO ha portato all’ottenimento di un elettrodo magnetico ibrido, il cui effetto sull’iniezione di spin è stato studiato in un dispositivo spin valve organico. Misure di magnetoresistenza, in particolare, hanno evidenziato significative alterazioni del magneto-trasporto indotte dalla presenza del complesso di terbio. Il secondo progetto riguarda l’uso di unità di dimensione variabile per il conseguimento di proprietà auxetiche a livello molecolare. Con il termine auxeticità ci si riferisce al controintuitivo comportamento presentato da alcuni materiali sotto stiro; tale comportamento è legato ad un modulo di Poisson (ν) negativo; mentre i comuni materiali, dotati di un valore di ν positivo, si contraggono in direzione ortogonale rispetto allo stress applicato, i materiali auxetici, al contrario, espandono nella medesima direzione. Da ciò scaturiscono proprietà meccaniche uniche, che giustificano ampiamente gli sforzi di ricerca in questo campo. Come unità dimensionalmente variabile, abbiamo scelto di utilizzare i cavitandi tetrachinossalinici (QxCav), poiché presentano la capacità di interconvertire reversibilmente tra due diverse conformazioni, una espansa detta kite ed una contratta detta vase. E’ importante sottolineare come l’interconversione vase-kite sia accompagnata da un significativo aumento delle dimensioni molecolari; una volta verificato che questa espansione può essere promossa mediante stress meccanico, i cavitandi chinossalinici appaiono promettenti per l’ottenimento della risposta auxetica desiderata. Pertanto si è studiata l’inclusione covalente di QxCav opportunamente funzionalizzati in due differenti matrici polimeriche, un polidimetilsilossano (PDMS) elastomerico e un più rigido poliuretano (PU). Misure spettroscopiche sui film polimerici ottenuti hanno evidenziato che l’interconversione vase-kite può essere promossa mediante sollecitazioni meccaniche. Approfondite analisi di Digital Image Correlation (DIC) saranno effettuate allo scopo di studiare l’effetto dell’interconversione sul modulo di Poisson del materiale risultante.