Il corso riguarda lo studio delle strutture molecolari complesse presenti nei sistemi biologici o assemblate con tecniche della scienza della superficie in architetture ibride. Verranno prese in esame le seguenti tecniche di caratterizzazione: NMR, EPR, cryoEM e altre tecniche biofisiche per i campioni biologici e STM, LEED, XPS, UPS, SIMS, XAS e le misure di trasporto per i nanomateriali ibridi. In laboratorio verrà adottato un approccio multi-tecnica per la loro caratterizzazione.
D. Phil Woodruff “Modern Techniques of Surface Science 3rd Ed.” 2016
Diapositive e materiale fornito dai docenti
Obiettivi Formativi
L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze necessarie per lo studio delle proprietà funzionali di materiali e sistemi biologici basati su architetture complesse. Lo studente acquisirà esperienze in un contesto multidisciplinare applicando i concetti dell’organizzazione gerarchica e del design multifunzionale e sviluppando le capacità di studiare sistemi biomolecolari e architetture ibride molecolari inorganiche.
Prerequisiti
Nessuno
Metodi Didattici
32 ore di lezioni frontali (4 CFU) e 24 ore (2 CFU) di esercitazioni pratiche di laboratorio solte presso i laboratori di ricerca e finalizzate alla raccolta di dati sperimentali e seguite da sessioni di analisi critiche dei dati raccolti.
Altre Informazioni
-
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale con discussione dei dati sperimentali raccolti e analizzati
Programma del corso
Lezioni frontali
- Modulo 1. Interazioni non-covalenti nelle scienze della vita. Descrizione della natura non-covalente delle interazioni deboli nelle biomolecole quali proteine e acidi nucleici. Forze che determinano il folding e la struttura tridimensionale delle molecole. Riconoscimento molecolare e interazioni transienti. Fattori che ne determinano la selettività. Interazioni proteina-proteina e trasferimento metallo dipendenti. Assemblaggio di “macchine molecolari” complesse e interazioni con substrati ed il loro meccanismo di azione. Tecniche per la loro caratterizzazione (NRM, EPR, Cryo-EM, tecniche biofisiche).
- Modulo 2. Architetture ibride nella scienza dei materiali. definizione delle componenti di architetture cmplesse. Classi di substrati solidi (isolanti, semiconduttori, sistemi metallici e magnetici, ecc.). Modalità di crescita epitassiale e ricostruzione delle superfici. Deposizione di molecole con proprietà funzionali attraverso metodi fisici e chimici: deposizione da fase di vapore, electro-spray deposition, autoassemblaggio da soluzione e altri metodi di deposizione da fase liquida. Coordinazione chimica e reattività su superfcie. Caratterizzazione strutturale, chimica e elettronica delle superfici e delle architetture ibride mediante STM, LEED, XPS-UPS, SIMS, XAS e misure locali e medie delle proprietà di trasporto.
Attività di laboratorio.
- Modulo 1. Scienze della vita (12h). Caratterizzazione di interazioni proteina-proteina e dei processi di trasferimento di metalli tramite titolazione eteronucleare NMR.
Determinazione dei modelli strutturali di proteine complesse attraverso esperimenti combinati di simulazione strutturale e analisi sperimentali.
- Modulo 2. Scienza dei materiali (12h). Preparazione di una superfici mediante PVD tecniche di sputtering. Autoassemblaggio di un monostrato molecolare. Caratterizzazione morfologica mediante STM e chimica mediante XPS. Analisi dei dati morfologici e spettroscopici raccolti.