Fisica del DIsordine nei Sistemi Condensati e Applicazioni

Linea 1. Studio sperimentale di proprietà meccaniche dei materiali solidi, inclusi vetri e polimeri e dinamica segmentale in sistemi polimerici Questa attività di ricerca è centrata sull’analisi sperimentale, la comprensione teorica e la modellazione predittiva della risposta meccanica di materiali vetrosi e polimerici in funzione della loro microstruttura, con particolare interesse per la fisica delle deformazioni, e della dipendenza dalla temperatura dei tempi di rilassamento strutturale (fragilità) in funzione della composizione (vetri), della lunghezza delle catene polimeriche costituenti e della loro mobilità segmentale (polimeri). Linea 2. Studio sperimentale di dinamica vibrazionale di bassa energia e proprietà termiche a basse temperature in vetri e solidi disordinati. Lo scopo è collegare la dinamica vibrazionale atomica e molecolare dei sistemi disordinati al comportamento meccanico e termico macroscopico. I progetti in corso sono focalizzati sulla descrizione delle proprietà fononiche, vibrazionali e termiche in materiali amorfi con un grado di disordine controllato da cambi composizionali o processi di densificazione (annealing ad alte temperature e/o applicazione di alte pressioni) Linea 3. Studio sperimentale delle proprietà dinamiche e microreologiche di “smart systems”. Obiettivo della ricerca è la comprensione dei meccanismi di base dei processi diffusivi di idrogeli polisaccaridici e i sistemi polimerici “self assemblanti” che (grazie al loro elevato grado di biocompatibilità, unito ad una particolare sensibilità alle variazioni di grandezze fisiche e chimiche come temperatura, pH e forza ionica) si prestano efficacemente ad un loro utilizzo nel campo dei biomateriali. L’utilizzo di metodi sperimentali quali scattering di luce dinamico e spettroscopia di correlazione diffusiva consente non soltanto una caratterizzazione microstrutturale dei sistemi considerati ma anche il monitoraggio dei cambiamenti di fase e della gelazione dei materiali. In particolare la microreologia permette di sondare le eterogeneità nelle strutture e nelle meccaniche che possono essere alla base di comportamenti non lineari dei materiali. Linea 4. Rilevazione ed Identificazione di microplastiche in specie ittiche e acque marine. Le microplastiche sono il problema maggiore legato alla contaminazione da polimeri di sintesi presenti in mare. Queste microparticelle hanno la capacità di entrare e bioaccumularsi nella catena alimentare, il che le rende altamente tossiche per gli organismi e per l’uomo potendo potenzialmente causare effetti cronici come mutazioni genetiche, disfunzioni endocrine e possibili cancerogenesi. Obiettivo della ricerca interdisciplinare è la caratterizzazione delle microplastiche e microfibre identificate in specie di pesci demersali nell'area del Mediterraneo Centrale, al fine di individuarne la composizione per distinguere le fibre plastiche da quelle non plastiche. L’utilizzo di tecniche analitiche specifiche è uno strumento essenziale per acquisire una visione del livello di inquinamento da microplastiche. Gli studi descritti nelle Linee 1, 2 3 e 4 sono effettuati con tecniche di calorimetria e conducibilità termica a basse temperature, tecniche DSC, spettroscopia ultrasonica, spettroscopia Raman e infrarosso, diffusione dinamica della luce, tecniche reometriche e microreometriche, tecniche di diffusione elastica ed anelastica di neutroni presso le facilities internazionali. Le ricerche sono condotte con una larga cooperazione nazionale e internazionale e si avvolgono del supporto del Centro di criogenia dell’Ateneo di Messina (https://www.unime.it/it/centri/criogenia) Attività e prodotti delle Linee 1, 2, 3 e 4: pubblicazioni, comunicazioni a congresso, tesi di laurea e di dottorato, seminari, progetti di ricerca, esperimenti presso facilities internazionali, laboratori per scuole secondarie superiori, organizzazione di congressi.