SURFACE ENGINEERED NANOSTRUCTURED OXIDES AS MULTIFUNCTIONAL MATERIALS FOR ENVIRONMENTAL AND BIOMEDICAL APPLICATIONS

The aim of this thesis is the engineerization of nanostructured oxide surfaces with proper functional molecules, in order to obtain hybrid multifunctional materials suited for various technological applications. The use method to obtain those systems is the well-known bottom-up approach in which specific building blocks are self-assembled through an intrinsic mechanism of chemical recognition. Specifically, the functional molecule used are: mixture of phosphonic acids that covalently bind to the surface of metal oxides, various cavitands synthesized ad hoc, stabilizers, markers and dyes. This approach led to the realization of systems suited for: 1) Detection of Volatile Organic Compounds (VOCs) onto nanostructured ZnO 2) Water purification from pollutants through Fe3O4 nanoparticles 3) Increase of drugs delivery inside cells

Durante i tre anni del dottorato di ricerca in Scienze dei Materiali e Nanotecnologie presso il dipartimento di Scienze Chimiche dell Università degli studi di Catania mi sono occupato della ingegnerizzazione di superfici di ossidi nanostrutturati, con opportune molecole funzionali, al fine di ottenere dei materiali ibridi multifunzionali capaci di poter essere utilizzati in vari ambiti tecnologici. L approccio utilizzato per ottenere dei sistemi di questo tipo è stato quello già noto del bottom-up ovvero l utilizzo di mattoni molecolari che si auto-assemblano per via di un meccanismo intrinseco di riconoscimento chimico. Nello specifico le molecole funzionali utilizzate sono state: miscele di acidi fosfonici, che si legano covalentemente alla superficie di ossidi metallici, e diversi tipi di cavitandi (sintetizzati ad hoc presso l università di Parma dal gruppo del Prof. Enrico Dalcanale) nonché stabilizzatori, marker e dyes. Questo approccio ha permesso la realizzazione di sistemi in grado di essere utilizzati nei seguenti ambiti: 1) Rilevazione di composti organici volatili (VOC) su nanostrutture di ZnO 2) Purificazione di acqua inquinata mediante nanoparticelle di Fe3O4 3) Incremento nel trasporto di farmaci all interno di cellule