Elettrochimica per lo studio della Materia e della Reattività
Elettroanalisi Molecolare
Prof. Patrizia Romana Mussini con Dott. Serena Arnaboldi
Università degli Studi di Milano
Dipartimento di Chimica
TECNICHE ELETTROANALITICHE APPLICATE NEI NOSTRI PROGETTI
Pile di Harned e di Baucke per la determinazione di
standard pH-metrici primari e secondari secondo le
raccomandazioni IUPAC
Elettrodi ionoselettivi
Voltammetria
0.00003
Voltammetria ciclica CV, Differential Pulse Voltammetry
DPV, Square Wave Voltammetry SWV, tecniche di
stripping
Elettrodo a disco rotante (RDE)
Elettrodi a mercurio gocciolante e stazionario
Elettrodi trasparenti ITO
Elettrodi screen printed
0.00002
0.00001
I/A
Voltmetro elettronico ad altissima impedenza d’ingresso,
generatore di idrogeno, elettrodo e cella a idrogeno,
elettrodi e celle ad amalgama, celle con trasporto,
elettrodi ionoreversibili (chinidrone, AgCl, Hg2Cl2…)
0.00004
0.00000
-0.00001
-0.00002
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
E / V (SCE)
Au electrode (EQCM),
CH2Cl2 + 0.1 M TBAPF6, 0.2 V s-1
0.25
0
-100
0.20
-200
-300
0.15
-400
Misure di pH, rH e potenziali redox
I / mA
-600
-700
0.00
-800
-900
-0.05
0.001 M TX
-1000
-0.10
-1
-0.75
-0.5
-0.25
0
0.25
0.5
0.75
-1100
1.25
1
+
E /V (Fc /Fc)
(con Prof. W. Kutner e Dr. K. Noworyta,
Institute of Physical Chemistry,
Polish Academy of Science (Varsavia, Polonia)
0.000004
1.6
0.0000035
1.4
Counteranion
ingress/egress
0.000003
0.0000025
1.2
1
0.000002
0.8
0.0000015
ease
incr
ular
m
Reg mer fil
poly
0.000001
0.0000005
0
0
25
50
75
100
125
150
he
of t
0.6
monomer units nm-2
Elettrodi di riferimento e Ponti salini
-500
0.05
 f / Hz
Electrochemical Quartz Crystal Microbalance
(EQCM)
0.10
m/ g
Potenziometria
Argomenti di tesi 2014/2016
0.4
0.2
175
200
0
225
t /s
0.35
Conduttimetria
0V
0.10 V
0.20 V
0.30 V
0.40 V
0.50 V
0.60 V
0.65 V
0.70 V
0.75 V
0.80 V
0.85 V
0.90 V
0.95 V
1.00 V
1.05 V
1.10 V
1.15 V
1.20 V
0.3
0.25
Conduttimetro e celle di conduttività
0.2
A
Tecniche Combinate
0.15
0.1
Elettrodo twin band e circuito bipotenziostatico per misure di
conduttività di film sottili
Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica (EIS)
Spettroelettrochimica UV-Visibile-NIR
0.05
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
/ nm
(con Dott.ssa Monica Panigati, UNIMI)
Spettroelettrochimica Dicroismo Circolare (CD)
(con Prof. Sergio Abbate e Prof. Giovanna Longhi, Università di Brescia)
Fotoelettrochimica
(con Prof. Elena Selli e Dr. G. Chiarello)
Amperometria
Cella di Clark
per la misura
dell’ossigeno disciolto
Prossimamente disponibili anche tecniche avanzate di deposizione e caratterizzazione
di film sottili nel nuovo laboratorio dipartimentale SmartMatLab!
ELETTRODI CHIRALI per la discriminazione
e la valutazione di eccessi enantiomerici
degli antipodi di molecole d'interesse
farmaceutico e biologico
Abbiamo da pochi mesi presentato (Angew. Chem. Int. Ed., 53(10),
2623-2627, 2014; Chemistry, in press.) una rivoluzionaria famiglia di
materiali molecolari chirali a base tiofenica che permettono di
ottenere per elettrodeposizione elettrodi perfettamente speculari, in
grado di separare nettamente (per la prima volta nella letteratura
scientifica!) i segnali di antipodi di molecole chirali, permettendo di
discriminarli e anche di stimare l'eccesso enantiomerico. La ricerca
proposta consiste sia nella preparazione degli elettrodi enantiopuri
per elettrooligomerizzazione o altre tecniche di deposizione
disponibili nel nuovo laboratorio dipartimentale di caratterizzazione
avanzata SmartMatLab) sia nella messa a punto di protocolli per la
loro applicazione alla discriminazione degli enantiomeri di molecole
d'interesse farmaceutico e biologico.
Collaborazione con Prof. Francesco Sannicolò, con ISTM-CNR e con
Università dell'Insubria
Elettrochimica ed elettroanalisi in LIQUIDI IONICI
Elettroanalisi per la caratterizzazione
e lo sviluppo di LIQUIDI IONICI CHIRALI
I liquidi ionici sono sali organici liquidi a temperatura ambiente, che
sono allo stesso tempo buoni solventi e buoni trasportatori di carica.
Questo, unitamente alla bassa volatilità, li ha resi negli ultimi anni
mezzi di reazione innovativi molto attraenti, per i processi chimici in
generale, e in particolare per i processi elettrochimici dove essi
svolgono contemporaneamente la funzione di solvente e di elettrolita
di trasporto, e hanno prestazioni eccellenti per esempio nei processi di
elettrodeposizione di materiali organici e inorganici. La chiralità li può
rendere anche "intelligenti", in quanto capaci di distinguere molecole
esistenti come immagini speculari, promuovendo processi
enantioselettivi. Per esaltare questa proprietà proponiamo un
approccio in cui l'origine della chiralità non é puntuale, ma inerente
all'intera unità strutturale che conferisce al composto la proprietà di
esistere come liquido ionico.
Elettroanalisi per la CARATTERIZZAZIONE DI
MATERIALI MOLECOLARI AVANZATI
per l'optoelettronica, il fotovoltaico e la sensoristica
Le tecniche elettroanalitiche, in particolare voltammetria, spettroscopia
d'impedenza elettrochimica, microbilancia elettrochimica al quarzo,
spettroelettrochimica, fotoelettrochimica... sono oggi fondamentali per la
caratterizzazione e lo sviluppo di materiali molecolari avanzati per
l'optoelettronica, il fotovoltaico, la sensoristica, etc, sia come singola
molecola, sia come device da essa ricavato. Proponiamo dunque in questo
campo una vasta gamma di progetti in collaborazione con diversi gruppi di
ricerca di chimica organica e inorganica del nostro Dipartimento e di ISTMCNR, relativi a
•Complessi luminescenti per OLED
•Complessi e molecole push-pull da usarsi come sensibilizzatori per celle
solari organiche
•Semiconduttori e polimeri conduttori per il fotovoltaico e la sensoristica
Questi progetti potranno anche comprendere una interessante parte di
implementazione dei materiali caratterizzati in forma di device, grazie alla
prossima disponibilità del nuovo laboratorio dipartimentale di
caratterizzazione avanzata SmartMatLab
Elettroanalisi per il CONTROLLO QUALITA’ DEGLI
ALIMENTI (Acqua, Latte, Pesce, Bevande...)
Le tecniche elettroanalitiche (conduttimetria, potenziometria,
amperometria, voltammetria...) sono fondamentali per il controllo qualità e
di processo in campo alimentare, offrendo la possibilità di monitorare
un'ampia gamma di fondamentali parametri chimico fisici.
In quest'ambito proponiamo progetti di sviluppo e applicazione di
protocolli elettroanalitici per il controllo di qualità degli alimenti, insieme
con il Dipartimento di Scienze Veterinarie per la Salute, la Produzione
Animale e la Sicurezza Alimentare.
Elettroanalisi su elettrodi elettrocatalitici per il
MONITORAGGIO DI PRIORITY ORGANIC
POLLUTANTS nelle acque lombarde
Elettrodeposizione di materiali molecolari in liquidi ionici.
Molti tra i priority organic pollutants presenti nelle acque lombarde, di cui é
urgente sviluppare protocolli di monitoraggio e abbattimento,
appartengono alla classe degli alogenuri organici. Negli ultimi anni
abbiamo evidenziato e razionalizzato le straordinarie proprietà catalitiche
di elettrodi di metalli nobili quali Ag e Au per la elettroriduzione selettiva e
in condizioni blande del legame carbonio alogeno.
Progetto finanziato da Fondazione Cariplo, in Collaborazione con
Prof. Francesco Sannicolò, con ISTM-CNR e con Università
dell'Insubria
Proponiamo dunque progetti relativi all'applicazione di tali elettrodi per il
monitoraggio di priority organic pollutants alogenati, concentrandoci in
particolare su quelli presenti nelle acque lombarde.
In questo ambito proponiamo progetti su
Elettroanalisi per lo studio dei nuovi liquidi ionici e delle loro
prestazioni come mezzi di reazione
Collaborazione con l'Università di Padova e con il CNR.