Chimica reticolare ed espansione isoreticolare

Molecular self-assembly is a 'bottom-up' process where molecules spontaneously organize into ordered structures without external guidance. This phenomenon, driven by non-covalent interactions like hydrogen bonds, hydrophobic effects, and van der Waals forces, is fundamental in biology (e.g., protein folding, lipid bilayer formation). In biomaterials, it is harnessed to create complex, nanostructured materials like hydrogels and nanofibers for biomedical applications.

Lo standard ISO 5725 definisce l'accuratezza come la combinazione di esattezza e precisione. L'esattezza è la vicinanza della media di un'ampia serie di misurazioni al valore di riferimento accettato, che quantifica l'errore sistematico o la distorsione. La precisione è la vicinanza dell'accordo tra una serie di risultati, che quantifica l'errore casuale. Pertanto, l'accuratezza richiede sia un'elevata veridicità che un'elevata precisione.

L'effetto Lotus descrive la proprietà autopulente delle foglie della pianta di loto. La sua superficie è ricoperta da microscopiche papille rivestite di cristalli di cera epicuticolare, che creano una superficie superidrofobica. Le gocce d'acqua si raccolgono con un elevato angolo di contatto ([latex]\theta > 150^{\circ}[/latex]) e un basso angolo di roll-off, raccogliendo le particelle di sporco mentre rotolano, pulendo così la foglia.

La relatività generale prevede che le masse in accelerazione generino increspature nel tessuto dello spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Queste onde si propagano verso l'esterno alla velocità della luce, trasportando energia sotto forma di radiazione gravitazionale. Sono create da eventi cosmici catastrofici come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni, che causano la dilatazione e la compressione dello spaziotempo al loro passaggio.

Nel 1986, Georg Bednorz e K. Alex Müller scoprirono la superconduttività in un materiale ceramico, una perovskite cuprata a base di lantanio, a una temperatura critica di circa 35 K. Questa temperatura era significativamente superiore al record di circa 23 K registrato all'epoca dai superconduttori convenzionali e infranse la convinzione che la superconduttività fosse limitata a temperature molto più basse, inaugurando il campo della superconduttività ad alta temperatura.

I nanotubi di carbonio (CNT) sono molecole cilindriche di fogli arrotolati di atomi di carbonio a strato singolo (grafene). Possono essere a parete singola (SWCNT) o a parete multipla (MWCNT). Le loro proprietà sono straordinarie, tra cui un'eccezionale resistenza alla trazione (~100 GPa), un'elevata conduttività elettrica e un'elevata conduttività termica. Il loro comportamento elettronico (metallico o semiconduttore) dipende dalla loro chiralità, ovvero dall'angolo di avvolgimento del reticolo di grafene.

I Metal-Organic Framework (MOF) sono materiali porosi cristallini costituiti da nodi contenenti metallo (unità costruttive secondarie, SBU) e leganti organici, noti come linker. Questi componenti si autoassemblano in polimeri di coordinazione estesi, mono, bi o tridimensionali. La scelta del metallo e del linker determina la topologia, la dimensione dei pori e la funzionalità chimica del framework risultante, consentendo un elevato grado di adattabilità per applicazioni specifiche.

La sintesi solvotermica è il metodo più comune per produrre strutture metallo-organiche cristalline di alta qualità. Il processo prevede il riscaldamento di una soluzione di sale metallico e legante organico in un recipiente sigillato, come un'autoclave rivestita in Teflon. L'elevata temperatura e pressione facilitano la dissoluzione dei precursori e promuovono la cristallizzazione del prodotto MOF termodinamicamente stabile nell'arco di diverse ore o giorni.

Una caratteristica distintiva dei Metal-Organic Framework è la loro eccezionalmente elevata area superficiale interna e porosità. La struttura cristallina ordinata crea pori e canali ben definiti, che portano ad aree superficiali Brunauer–Emmett–Teller (BET) che possono superare i 7.000 m²/g. Questo valore supera di gran lunga quello dei materiali porosi tradizionali come zeoliti o carboni attivi, rendendo l'ampia superficie interna facilmente accessibile per l'adsorbimento molecolare.