Il progetto FUnctionalized surfaces by True molecUlar bottom-up gROwth (FUTURO) introduce una nuova strategia in due fasi per costruire film molecolari estesi, ordinati e con la stessa chiralità (omochiralità) tramite l’evaporazione di apposite molecole in vuoto. Il processo, come illustrato nella figura allegata, inizia con la deposizione di un singolo strato di zinco tetrafenil porfirine (ZnTPP) su una superficie di ferro protetta da atomi di ossigeno, cioè la superficie Fe‑p(1×1)O. Questo strato di ossigeno impedisce alle porfirine di perdere le loro proprietà chimiche ed elettroniche a causa del contatto con la superficie reattiva del ferro e, allo stesso tempo, consente loro di muoversi e auto-organizzarsi in una struttura altamente ordinata su scala millimetrica. Le porfirine si dispongono planari sulla superficie, lasciando il loro atomo metallico centrale libero di legarsi ad altre molecole. Successivamente, lo strato di porfirine funge da guida per l’aggancio delle molecole chirali. Nel progetto FUTURO sono utilizzate delle molecole derivate dell’elicene (7-TH) che sono sintetizzate e successivamente funzionalizzate con il gruppo piridinico evidenziato in figura.

Il sistema sarà studiato mediante spettroscopia di assorbimento di raggi X (per confermare la coordinazione assiale), fotoemissione e fotoemissione inversa (per misurare i livelli elettronici) e microscopia a sonda (per visualizzare direttamente struttura e morfologia). Analisi teoriche completeranno gli esperimenti chiarendo il meccanismo di ancoraggio dei gruppi piridinici alle porfirine e quantificando la forza del legame di coordinazione.

FUTURO si propone di dimostrare, per la prima volta, la possibilità di realizzare un film omochirale esteso, ottenuto tramite una tecnica di crescita bottom-up che si basa esclusivamente sulla coordinazione chimica tra molecole organiche. Inserendo un singolo strato di ossigeno tra il film e il metallo, questo approccio permette di disaccoppiare completamente il film omochirale dal substrato, aprendo la strada al pieno sfruttamento delle proprietà chimiche ed elettroniche intrinseche dei film funzionalizzati.

Gruppo di ricerca:

Responsabile scientifico (PI) e responsabile dell’unità di ricerca POLIMI:

Alberto Calloni

PI sostituto e responsabile dell’unità di ricerca CNR:

Marta Penconi

Responsabile dell’unità di ricerca UNIMI:

Guido Fratesi

Ricercatori associati:

Cristiano Albonetti

Silvia Cauteruccio

Assegnisti di ricerca:

Guglielmo Albani

Shamik Chakraborty

Ismaele Barbetta