Abstract
Le nanotecnologie e i sistemi basati su nanoparticelle (NP) svolgono un ruolo cruciale nella conversione dell’energia, nella catalisi, nella fotonica, nel rilevamento e nella teranostica. La loro versatilità dipende dalla capacità di personalizzare con precisione la morfologia delle NP (dimensioni, forma) e le proprietà superficiali, utilizzando numerosi protocolli sintetici. Questi protocolli richiedono molto tempo e sono difficili da ottimizzare a causa del gran numero di variabili chimiche e fisiche coinvolte. Sfortunatamente, le correlazioni tra importanti variabili sintetiche, le condizioni sperimentali e i risultati delle caratterizzazioni è spesso poco compresa, limitando lo sviluppo di nuovi protocolli sintetici. La combinazione di questi fattori influenza la qualità della ricerca con conseguente perdita di riproducibilità delle procedure sintetiche riportate in letteratura. Queste limitazioni aumentano quando le architetture delle NP diventano più complesse. Il Design of Experiments (DOE) - un potente approccio chemiometrico - è uno dei pochi strumenti scientifici in grado di affrontare queste limitazioni. In questo progetto, utilizzando protocolli di ottimizzazione DOE, viene affrontata la fabbricazione di NP con architetture complesse, come NP con nucleo metallico e guscio di silice per applicazioni ECL e NP bimetalliche per applicazioni di catalisi. Il DOE permette di definire in anticipo il numero minimo di esperimenti necessari per creare modelli statistici multivariati e può anche prevedere le risposte in condizioni sconosciute, consentendo l'ottimizzazione di tutti i fattori per ottenere le migliori risposte. La nostra proposta si concentra sullo sviluppo di protocolli DOE per ottimizzare la sintesi di NP con architetture complesse combinando strumenti software user-friendly, flessibili e gratuiti (CAT, del Gruppo di Chemiometria della Società Chimica Italiana, basati sulla piattaforma “R” e distribuiti sotto General Public License), per diffondere un uso più ampio del DOE per la fabbricazione di NP attraverso guide utente facilmente utilizzabili anche da scienziati inesperti in chemiometria. Il progetto ambisce a contribuire alla diffusione del DOE nell’ambito della nanochimica, con risultati positivi per l’efficienza, la sostenibilità e la qualità della ricerca scientifica.
Responsabile scientifico per il Dipartimento
Enrico Rampazzo (PA) – Responsabile del progetto (PI)
Partnership
Università di Pavia (Italy)