PCAM Lab – Physical Chemistry and Applied Materials laboratory

  • INFORMAZIONI GENERALI
  • AREE DI RICERCA E SERVIZI
  • ATTREZZATURE

  • Dipartimento: Chimica e Tecnologie Chimiche (CTC) – UNICAL
  • Responsabile scientifico: Prof. Nicotera Isabella
  • Localizzazione: Cubo 14 D – Piano 0 e Piano I;  Cubo 15 C – Piano IV

Il PCAM Lab, Physical Chemistry and Applied Materials Laboratory, è una struttura di ricerca specializzata in metodi
NMR avanzati, elettrochimica, tecniche calorimetriche, reologia e analisi dinamico-meccanica per lo studio di materiali
innovativi sviluppati dai suoi gruppi di ricerca.
Il PCAM Lab è formato da due gruppi di ricerca che hanno affinità scientifica e metodologica e che condividono spazi e
strumentazioni.
Le principali linee di ricerca sono:

  • materiali ibridi nanostrutturati e macromolecolari (polimeri elettrolitici) guidata dalla Prof.ssa Isabella Nicotera:
    per dispositivi elettrochimici innovativi e ad alte prestazioni, di conversione e di stoccaggio dell’energia (celle a
    combustibile a idrogeno, elettrolizzatori, batterie al litio-ione, dispositivi elettrocromici, etc.), nonché materiali e
    membrane per la separazione e lo stoccaggio di gas
  •  studio e self-assembling di rilevanti molecole anfifiliche guidata dal Prof. Luigi Coppola.
  • caratterizzazione e sviluppo di sistemi colloidali per applicazioni industriali diretta dal Prof. Cesare Oliviero Rossi. In
    tale linee si colloca lo studio e lo sviluppo di sistemi bituminosi. Negli ultimi anni, la ricerca si è fortemente incentrata
    sul miglioramento delle performance dei materiali bituminosi attraverso bioadditivi con particolare attenzione al
    problema dell’adesione e del riciclo di bitumi ossidati (green asphalt).

Il PCAM-lab è costituito da 3 Professori Associati e diverse unità (mediamente 8 unità annue) di Assegnisti di Ricerca,
Borsisti, studenti di Dottorato, studenti in Tesi (sia triennali che magistrali) e studenti Erasmus.
Ha sede nel Dipartimento CTC e dispone di due laboratori di sintesi e 4 laboratori strumentali e di caratterizzazione
(NMR, elettrochimico, reologico, calorimetrico).
Il PCAM-lab costituisce anche una base operativa per lo spin-off KIMICAL, presieduto dal Prof. Cesare Oliviero Rossi e
ha come amministratore delegato il Prof. Giuseppe Antonio Ranieri (professore ordinario in quiescenza).

ATTIVITÀ

Ricerca nel settore Energetico e Ambientale (prof.ssa Isabella Nicotera):

  • Sintesi e caratterizzazione di materiali nanostrutturati (e.g., grafene ossido e materiali 2D di nuova generazione
    basati su argille) da usare come nanoadditivi in matrici polimeriche per la preparazione di membrane
    nanocomposite.
  • Preparazione e caratterizzazione di elettroliti polimerici innovativi, ad alta conducibilità ionica e stabilità
    elettrochimica, sicuri e a elevate proprietà meccaniche per dispositivi elettrochimici avanzati (celle a
    combustibile ed elettrolizzatori di tipo PEM, batterie e supercapacitori al litio, accumulatori post-litio).
  • Sviluppo di materiali polimerici e ibridi organico-inorganici per applicazioni in dispositivi elettrocromici (finestre
    intelligenti fotoelettrocromiche).
  • Sintesi e valutazione di materiali nanostrutturati e polimeri biocompatibili per la separazione e lo stoccaggio dei
    gas, e in particolare della CO2.
  • Sviluppo di membrane polimeriche ibride fotosensibili per la purificazione delle acque da agenti inquinanti.

Ricerca su self-assembling di rilevanti molecole anfifiliche (Prof. Luigi Coppola): 

  • equilibri solido-soluzione micellare e tra fasi micellari, normali od inverse, e fasi liotropiche;
  • formazione di micelle inverse ed il comportamento dell’acqua in queste;
  • formazione di fasi indotte meccanicamente.

Ricerca nel settore dei sistemi colloidali ed in particolare ai Sistemi Bituminosi (prof. Cesare Oliviero Rossi):

Le attività di ricerca e le conoscenze sulla soft matter riguardano lo studio sistematico di fasi lipotropiche da
utilizzare come colloidi biologici innovativi e come sistemi a rilascio controllato di molecole target. La
determinazione di equilibri di fase statici e dinamici di soluzioni di tensioattivi in diversi solventi ha reso tale
laboratorio un punto di riferimento internazionale nella analisi di sistemi colloidali. In questo settore negli ultimi
anni si è affermata la linea di ricerca sullo sviluppo e caratterizzazione di sistemi bituminosi altamente performanti.
Attraverso progetti con diverse industrie sono stati studiati con successo i meccanismi di interazione tra nuovi
surfattanti e la matrice colloidale bituminosa. Tale ricerca ha coinvolto nelle attività l’interesse di gruppi di ricerca
accademici ed industriali creando un network scientifico assai qualificato. Per i risultati scientifici ottenuti in questo
settore, il laboratorio è considerato Pavement Expert a livello internazionale ottenendo prestigiosi riconoscimenti.

Caratterizzazioni Chimico-Fisiche Avanzate:

  • Spettroscopia NMR avanzata (spettroscopia in alta risoluzione, Diffusometria-PFG, rilassometria, microImaging, NMR stato solido-MAS).
    IL PCAM Lab è riconosciuto a livello internazionale nell’area della diffusometria NMR applicata allo studio della
    dinamica molecolare e dei meccanismi di trasporto ionico e molecolare in sistemi complessi mediante la
    misurazione diretta dei coefficienti di auto-diffusione e tempi di rilassamento.
  • Reologia di materiali viscoelastici e Analisi Dinamico-meccaniche di film sottili e fibre.
  • Misure elettrochimiche (Impedenziometria, voltammetria ciclica, test in cella a combustibile, ect…).
  • Tecniche calorimetriche (DSC).

DIAGNOSTICA

  • Spettrometro NMR (Bruker 7 Tesla Ultrashield Wide Bore con probe Diff30 Z-diff multinucleare, probe micro-Imaging, probe
    broad-band di alta risoluzione, probe per misure Rheo-NMR-Imaging, probe Magin Angle Spinning-MAS).
  • Rilassometro NMR (“home-made” operante a 16 MHz per protoni, utilizzato per lo studio dei tempi di rilassamento e del
    coefficiente di auto-diffusione in solidi e liquidi altamente viscosi).
  • Reometro “shear-strain controlled” (RFS III-Rheometrics)
  • Reometro “shear-stress controlled” (RS5000I-Rheometrics)
  • DMA (Analizzatore dinamico-meccanico-Metravib-Acoem- dotato di supporti per misure meccaniche sia su film sottili che su
    barrette)
  • Potenziostato/Galvanostato (Autolab-Methrom)
  • DSC (Calorimetro a scansione differenziale Setaram-131)
  • micro-DSC (micro-Calorimetro a scansione differenziale Setaram)
  • Microscopio in luce polarizzata
  • RTFOT controls: sistema aging del bitume
  • Spettrofotometro assorbimento atomico Shimadzu AA 6300
  • Los Angeles Abrasion machine controls instrument
  • Radosys dosimetric microscopy
  • Muffola Nobertherm 30-3000°C
  • Oscilloscopio

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