Laboratori di ricerca

apparato chimico

La ricerca del Dipartimento di Chimica è organizzata, più che per gruppi, su linee di ricerca e laboratori di ricerca ben strutturati ed equipaggiati.

Storicamente l'aggregazione in gruppi è presente più per settori disciplinari che non per attività di ricerca. Questo anche per la natura estremamente multidisciplinare e trasversale delle competenze della Chimica e per la capacità dei ricercatori di rispondere sempre a stimoli e richieste del mondo accademico ed esterno.

Abbiamo, quindi, scelto di presentare la ricerca del Dipartimento attraverso le sue linee di ricerca attive, mostrando tutte le tematiche di ricerca del Dipartimento su diversi livelli, sia in un contesto nazionale che internazionale.

The main activity of the laboratory is focused on the implementation of validated analytical methods to determine wanted or unwanted components, natural or synthetic, in environmental (air, water, soil), food, biological and pharmaceutical matrices. After appropriate sampling, the sample’s clean-up, depending on the complexity and nature of the matrix is optimized and developed. The subsequent instrumental analyses, according to the chemical-physical characteristics of the analytes to be identified and/or quantified, range from the use of gas chromatography coupled to FID and mass spectrometry, to
classic HPLC and UPLC combined with traditional detectors (UV, DAD, fluorimetric) to those of tandem mass spectrometry. The overview of the separation techniques is completed by capillary electrophoresis, in different working modes, combined with the UV-diode array detector.

Responsabile: Maria Luisa Astolfi

The laboratory carries out research and technical-scientific support in the elemental analysis of complex matrices of an environmental, food, and biological nature to develop reliable, rapid, low-cost analytical methods applicable in environmental monitoring studies, biomonitoring, and food quality and safety. The analytical determination for the qualitative and quantitative elemental characterization of the considered matrices is carried out through the use of different instrumental analytical techniques: inductively coupled plasma emission spectroscopy with optical and mass detection (ICP-OES and ICP-MS, respectively), graphite furnace atomic absorption spectroscopy (GF-AAS), automatic solid/liquid mercury analyzer (AMA), and atomic fluorescence spectroscopy (AFS). The laboratory also has a microwave oven for sample preparation, an ion chromatograph, and an UV-VIS spectrophotometer.

Development and application of innovative methodologies for the preparation of polymeric materials, including nanosized ones, for sustainable biotechnological applications in the biomedical and environmental fields. Green solvents extraction of bioactive molecules and biopolymers from biomass and waste.

Responsabile: Ida Pettiti

Chemical-physical characterization of nanostructured materials laboratory

Responsabile: Paola D'Angelo

Sviluppo e applicazione di metodologie integrate avanzate per lo studio di sistemi disordinati di elevato interesse fondamentale ed applicativo, come ad espio liquidi ionici, solventi eutettici profondi (DES) o i reticoli metallorganici (MOF). Tali metodologie integrano prevalentemente la spettroscopia di Assorbimento dei raggi X con diversi metodi teorici quali la Dinamica Molecolare e i calcoli ab initio. 

Responsabile: Daniela Pietrogiacomi

The experimental apparatuses existing in the Lab allow to perform studies of the catalytic activity for reactions occurring at the surface of solid catalysts in the presence of gaseous mixtures, by using thermally controlled plug-flow reactors, connected to feeding lines at atmospheric pressure enabling the analyses of reactant and product concentrations by a gas-chromatograph. The detailed surface characterisation by in
situ FTIR spectroscopy is performed by quartz cell connected to a vacuum line. The study of surface species formed on the catalysts in reaction conditions is performed by a stainless-steel cell for Operando-FTIR measurements in feeding conditions and at the reaction temperatures.

Responsabile: Alessandra Gentili

Sviluppo di metodologie estrattive e separative in linea con i dettami della Green Chemistry applicabili ai diversi settori della Chimica Analitica (ambientale, alimentare, clinico e farmaceutico). Sviluppo di nuovi materiali adsorbenti e solventi ecocompatibili per la realizzazione di tecniche estrattive miniaturizzate. Tecniche microfluidiche (nano-HPLC, elettroforesi capillare, elettrocromatografia) e sviluppo di strategie di riciclo per una chimica ecosostenibile.

Responsabile: Stefano Di Stefano

Our research concerns supramolecular catalysis and dissipative systems driven by the decarboxylation of activated carboxylic acids

Responsabile: Antonella Dalla Cort

Obiettivo del gruppo è lo studio dei processi di riconoscimento molecolare che utilizzano le interazioni deboli, non covalenti, per formare complessi di tipo host-guest. Tra i sistemi studiati e utilizzati come recettori vi sono i complessi formati da metalli e basi di Schiff (per es. i sistemi salofen-metallo) atti a riconoscerenumerose specie, tra cui gli anioni, tramite interazioni acido-base di Lewis. Il riconoscimento viene studiato sia in solventi organici che in acqua, al fine di sviluppare sistemi di monitoraggio per i substrati che funzionano da guest.

Responsabile: Enrico Bodo

In the computational chemistry group, the research activity is performed through the use of both Italian and European supercomputing centres. The group research activities are aimed at studying the structure, dynamics and properties of materials such as ionic liquids. The group also uses computational techniques for the study and analysis of molecular spectroscopic processes. Finally, in the same group we are also involved in the modeling of chemical reactions relevant to the interstellar medium.

Responsabile: Luciano Galantini

Strutture supramolecolari costituite da molecole anfifiliche di natura biologica trovano importanti applicazioni nelle nanoscienze in ambiti sia biomedici (trasporto e rilascio di molecole attive, ingegneria tissutale, etc) sia puramente tecnologici (optoelettronica, crescita e stabilizzazione di nanomateriali, etc.). Obiettivo della ricerca del laboratorio è sintetizzare molecole anfifiliche usando precursori di origine biologica quali amminoacidi, zuccheri e sali biliari per poi studiarne l'autoassociazione, allo stato puro o in miscela con polimeri o lipidi, insieme a possibili applicazioni nanotecnologiche. Particolare interesse è rivolto all’individuazione di antibiotici e di sistemi per incapsulamento, trasporto e rilascio controllato di farmaci.

Responsabile: Domenico Stranges

In questo laboratorio si studiano sperimentalmente la dinamica delle reazioni chimiche a livello molecolare, quali processi di fotodissociazione, reazioni bimolecolari e pirolisi a “flash”. Si identificano i canali primari di reazione, le loro abbondanze relative e si ottengono informazioni sulle superfici di energia potenziale su cui evolvono tali processi. Il nostro interesse è rivolto principalmente allo studio di sistemi molecolari (anche transienti quali radicali liberi) di interesse nella chimica dell’atmosfera terrestre e degli spazi interstellari, dei processi di combustione e di elettroliti per batterie al litio.

Responsabile: Maria Assunta Navarra

L’implementazione di dispositivi sempre più efficienti per l’accumulo e la conversione dell’energia richiede lo sviluppo di materiali funzionali innovativi e l’ottimizzazione delle componenti elettrodiche ed elettrolitiche già esistenti, in risposta alla crescente richiesta energetica e in un’ottica di sostenibilità economica ed ambientale. In questo contesto, il laboratorio ENAM propone un approccio sperimentale che va dalla sintesi dei materiali alla loro applicazione in dispositivi prototipo (batterie, celle a combustibile ed elettrolizzatori), passando attraverso una vasta gamma di caratterizzazioni chimico-fisiche ed elettrochimiche. Di recente interesse è inoltre l’applicazione di metodi elettrochimici allo studio di manufatti metallici nel campo dei beni culturali e lo sviluppo di materiali e procedure per la rimozione dei prodotti di corrosione.

Responsabile: Danilo Dini

The Laboratory of Photoelectrochemistry is involved in the design and characterization of materials (with photoelectrocatalytic properties), and devices that are capable of converting the luminous energy (either solar or artificial) into electrical energy. Moreover, the devices under consideration are dedicated to the production of non-fossil fuels (molecular hydrogen, carbon based artificial fuels from the (photo)electrochemical reduction of carbon dioxide). The working principles of the photoactivated devices investigated are those of the dye-sensitized solar cell (a photoelectrochemical device), organic solar cells and perovskite solar cells (junction-based devices using organic, inorganic and hybrid materials). The materials of interest possess nanostructured morphologies and are employed in thin film configuration to warrant efficacious optical absorption and fast electrical transport thorugh interfaces.

Responsabile: Patrizia Gentili

Il gruppo di ricerca è composto dalla Prof.ssa Patrizia Gentili e dalla Dott.ssa Francesca d'Acunzo dell'Istituto per i Sistemi Biologici del CNR, e si avvale del contributo di Dottorandi in Scienze Chimiche. Diverse collaborazioni sono in atto con altro personale del Dipartimento e non.
La sintesi di nuovi composti organici anche polimerici e lo studio delle loro proprietà si basa su un rigoroso approccio chimico organico fisico, frutto di una profonda esperienza dello studio dei meccanismi di reazione. Gli strumenti a disposizione sono GC, GC-Massa, HPLC, GPC, spettrofotometri, spettrometro NMR, piccola strumentazione per misure di voltammetria ciclica e per lo studio di reazioni fotochimiche via NMR con la metodologia ex situ ed in situ basata su sorgenti LED.

Responsabile: Andrea Martinelli

Caratterizzazione chimico-fisica e meccanica di materiali polimerici tramite tecniche di calorimetria differenziale a scansione, termogravimetria, spettroscopia FTIR a temperatura variabile, analisi meccanica sforzo-deformazione e dinamo-meccanica, misura di angolo di contatto.

Responsabile: Anna Laura Capriotti

The research interest of prof Anna Laura Capriotti is focused on developing innovative analytical methods in the field of metabolomics, lipidomics, proteomics, and peptidomics based on liquid chromatography coupled to low and high-resolution mass spectrometry for determining substances present in complex biological matrices, such as food, clinical and environmental samples. Particular attention is also devoted to developing sample pretreatment for the enrichment and clean-up of trace-level compounds.

Responsabile: Anna Maria Girelli

Sviluppo di metodi analitici mediante l'impiego di enzimi in forma libera o immobilizzata. L'immobilizzazione del biocatalizzatore, presentando notevoli vantaggi rispetto agli enzimi liberi è particolarmente idonea per la risoluzione di problemi in campo alimentare e ambientale.

Responsabile: Paolo Lupattelli

The laboratory is equipped for the preparation of small/medium sized new molecules by original procedures of asymmetric synthesis. It is endowed with traditional devices for organic synthesis, which allow to run experiments in a wide range of temperatures (-100°C< T < 200 °C) and experimental conditions. It is also equipped with HPLC instrument with chiral stationary phases for the analysis of enantiomeric excess of scalemic mixtures and with a polarimeter for the measure of optical rotation. The research activity deals with the development of new and efficient methods of asymmetric synthesis for the preparation of natural products and novel intermediates with high biological and/or pharmacological impact bearing aromatic carbo- and heterocycles.

Responsabile: Stefano Materazzi

Sviluppo di nuovi approcci analitici, mediante tecniche accoppiate, tese alla caratterizzazione di analiti di interesse forense o bioanalitico. Particolare impulso viene dato alla messa a punto e validazione di metodiche portatili per determinazioni in-loco.

Responsabile: Marco D'Abramo

The theoretical-computational lab is able to perform Molecular Dynamics Simulations and Quantum-mechanical calculations of complex molecular systems. The computational infrastructure is based on 5 workstations and a small cluster of 5 nodes, all equipped with GPUs.

Il laboratorio progetta coniugati ibridi di ispirazione biologica per ottenere materiali nanostrutturati biocompatibili per applicazioni in nanomedicina. L’attività che si svolge nel laboratorio è diretta, quindi, alla sintesi di polimeri, peptidi, polisaccaridi e loro nuovi coniugati ibridi ed alla caratterizzazione strutturale e biologica dei nanomateriali che si ottengono per associazione spontanea in solvente acquoso. Il laboratorio è dotato di strumentazioni come Dynamic e Static Light Scattering, dicroismo circolare, HPLC e GPC, viscosimetria e reologia, fluorimetria. Per le caratterizzazione morfologica e biologica dei materiali ci si avvale della strumentazione di Sapienza e di collaborazioni esterne (microscopie elettroniche TEM e SEM, AFM).

Il laboratorio si occupa di sviluppare materiali polimerici biocompatibili e/o biodegradabili, e compositi applicabili nel settore medico, biotecnologico ed ambientale. In particolare, l’attività scientifica del gruppo di ricerca afferente al laboratorio è diretta alla sintesi, alla modifica e alla caratterizzazione, in termini di proprietà strutturali, morfologiche, termiche, meccaniche e biologiche, di polimeri sia di sintesi che naturali. Le applicazioni di tali materiali riguardano l’ingegneria tissutale, il rilascio controllato di farmaci, la realizzazione di dispositivi medici e la preparazione di biocatalizzatori supportati su matrici polimeriche da impiegare nel risanamento ambientale. Il laboratorio è dotato delle principali strumentazioni per la caratterizzazione dei materiali sotto il profilo fisico-meccanico mentre ci si avvale di collaborazioni, sia all’interno della Sapienza che presso altre istituzioni, per la caratterizzazione biologica dei materiali.

Responsabile: Osvaldo Lanzalunga

The research activity of this lab is focused on the study of radical and electron transfer processes and in particular on the study of the properties and reactivity of radical and radical ions and the investigation on their role on chemical, enzymatic and biomimetic oxidations. Several aspects concerning the structure and reactivity of oxygen centered radicals (aminoxyl and alkoxyl radicals) and of radical cations of alkylaromatic compounds, aromatic amines, sulfides and sulfoxides are investigated in the lab. A special attention is devoted to the analysis of the role played by these reactive species in oxidative processes promoted by chemical, enzymatic and biomimetic systems (metalloporphyrins and nonheme iron complexes as models of natural heme and nonheme oxygenases).

Responsabile: Andrea Giacomo Marrani

The surface characteristics (chemical composition, electronic structure) of electroactive materials that find application in advanced devices such as semiconductors and metals for batteries, solar cells, sensors, supercapacitors, graphene-based materials are studied. Electrochemical, spectroscopic (XPS, UPS) and microscopic (AFM) methods are used. Surfaces functionalized with organic and organometallic molecules are also prepared for applications in molecular electronics under controlled atmosphere conditions, based on the use of dry-box and Schlenck lines.

Responsabile: Chiara Cavaliere

The laboratory develops and applies analytical methods based on the coupling between liquid chromatography and low- and high-resolution mass spectrometry, for determining contaminants (both natural and anthropogenic) in food and environmental samples. Particular attention is devoted to environmental contaminants of emerging concern and their possible transformation products.

Responsabile: Luisa Maria Migneco

Sviluppo di strategie semplici per la sintesi di prodotti naturali bioattivi, studio di alcuni aspetti delle reazioni utilizzate e lo sviluppo di metodologie per la soluzione di problemi sintetici specifici. Vengono inoltre perseguiti obiettivi di interesse farmaceutico. L'attività viene portata avanti anche attraverso collaborazioni con membri della comunità scientifica di Sapienza, di enti di ricerca, e di aziende.

Responsabile: Maria Pia Donzello

Progettazione, la sintesi, la caratterizzazione chimico-fisica generale e lo studio delle proprietà fotofisiche e fotochimiche di nuovi macrocicli tetrapirrolici di tipo porfirazinico, mono- e multinucleari aventi innovative caratteristiche strutturali che conferiscono potenzialità di applicazione in campo biochimico/biomedico.

Responsabile: Alessandro Latini

The activity of the lab deals with the synthesis, characterization and the study of the stability of inorganic and hybrid materials, with a special emphasis on materials for photovoltaics. Currently our research is focused on three main topics 1. New hybrid metal halide perovskites containing highly conjugated organic cations for photovoltaics and light-emitting devices; 2. Thermal and thermodynamic stability studies of hybrid metal halide perovskites that allow high conversion efficiency in photovoltaic devices; 3. Study of semiconducting oxides for Si-based heterojunction solar cells.

Responsabile: Francesca Leonelli

The laboratory deals with organic synthesis. The synthetic studies carried out cover different classes of compounds, from those of natural origin to those designed on the basis of specific chemical-physical or biological characteristics required (ionic liquids, bioactive chiral molecules, polymeric
or nanostructured derivatives of essential oils). The laboratory is served by various instruments: analytical and semi-preparative HPLC (UV and RID detector), GC-MS, IR/ATR.

Responsabile: Andrea D'Annibale

Sintesi di nuove molecole polifunzionali da impiegare come building blocks nella preparazione di materiali "intelligenti". Le sintesi attuate sfruttano come materiali di partenza molecole naturali ampiamente disponibili a basso costo, possibilmente dotate di chiralità definite, che vengono trasformate, attraverso reazioni il più possibile ecosostenibili, in composti organici dotati di proprietà interessanti per lo sviluppo di materiali.

Responsabile: Fabrizio Vetica

The research activity carried out in the laboratory fits in the field of sustainable chemistry. In particular, the main research topics are: i) design and optimization of domino multi-step processes in asymmetric organic synthesis aiming at the preparation of complex molecular architectures with multiple stereocenters, with the objective to reduce time, costs and environmental impact of the methods; ii) in collaboration with Prof. Marta Feroci we study the synthesis of organic compounds of industrial and pharmaceutical interest under electrochemical conditions; iii) the synthesis of carbon dots, chiral and achiral, for catalytic and biomedical applications.

Responsabile: Donato Monti

Studio di nuovi sistemi porfirinici, caratterizzati dalla presenza di funzionalità chirali, come residui amminoacidici conformazionalmente bloccati (D- ed L-prolina). In particolare ne vengono studiate le caratteristiche di auto-aggregazione, in soluzione ed in fase solida, allo scopo di mettere in luce le importanti correlazioni tra caratteristiche strutturali (morfologia) e proprietà (chiralità supramolecolare) dei sistemi macroscopici ottenuti.

Responsabile: Andrea Ciccioli

The main research activity carried out in the laboratory is based on the Knudsen Effusion Mass Spectrometry (KEMS) technique, aimed at a) investigating the evaporation/decomposition processes of solid and liquid materials under close-to-equilibrium conditions and determining the pertinent thermodynamic properties; b) identifying new molecules in inorganic vapors produced at high temperature (up to 2000 °C) and determining their dissociation/atomization energies by the thermochemical analysis of gaseous equilibria which they are involved in.

Responsabile: Federico Marini

In ambito chimico-analitico, i metodi spettroscopici, in particolare le spettroscopie nella regione infrarossa (MIR e NIR) permettono una caratterizzazione efficiente, rapida e non-distruttiva/non-invasiva di molte matrici, anche complesse. In questo contesto, di particolare importanza è la possibilità di elaborare i segnali strumentali raccolti con queste tecniche attraverso modelli matematico-statistici che permettano di estrarre la maggior parte dell'informazione presente (chemiometria). Ed è proprio su questo binomio che si concentra l'attività di ricerca del laboratorio: infatti, da un lato è orientata verso lo sviluppo di metodi analitici di caratterizzazione di matrici complesse attraverso tecniche spettroscopiche di diversa natura, anche integrate tra loro, e dall'altro si focalizza sulla messa a punto di strategie chemiometriche in grado di dare risposte adeguate ai quesiti posti dalle specifiche problematiche in esame, anche, ove necessario, ideando e proponendo nuovi modelli e/o algoritmi.

Responsabile: Olga Russina

Il Laboratorio SMD è dedicato allo studio strutturale ed alla caratterizzazione chimico-fisica di sistemi disordinati, come liquidi molecolari, liquidi ionici, DES (solventi eutettici), elettroliti liquidi, soluzioni di sali organici e inorganici, e, più in generale, di sistemi amorfi come polimeri e vetri.

Responsabile: Gustavo Portalone

L'attività di ricerca del gruppo di Strutturistica Chimica Diffrattometrica è principalmente dedicata alla Chimica Supramolecolare delle nucleobasi. Allo stato solido le basi canoniche, non canoniche ed epigenetiche del DNA/RNA possono essere riconosciute in modo specifico e selettivo dai derivati ammino sostituiti della piridina e della pirimidina (sistemi semplificati come modello delle basi puriniche) mediante formazione competitiva/sinergica di legami intermolecolari idrogeno e alogeno, con numerose e importanti ricadute nell'ambito delle discipline biomolecolari (DNA sintetico; PAM recognition mechanism: v. Structural Basis for the Canonical and Non-canonical PAM Recognition by CRISPR-Cpf1) e farmaceutiche (farmaci anticancro) e nella Chimica dei materiali (supercomputer a DNA). Inoltre è di particolare interesse per la Chimica prebiotica (sul perchè sia stato predisposto in natura l'accoppiamento delle nucleobasi secondo la schema A:T/U e G:C). Questa ricerca si avvale dell'approccio combinato delle tecniche di diffrazione di RX da cristallo singolo e da polveri, di calcoli teorici ab initio e di dinamica molecolare, di microscopia AFM e di misure termodinamiche.

Responsabile: Francesca Pagnanelli

L'attività di sviluppo di processi innovativi mira alla valorizzazione di rifiuti e scarti per l'ottenimento di materie prime secondarie ad alto valore aggiunto da re-immettere nel ciclo produttivo (economia circolare).

Responsabile: Maria Rosa Festa

Studio di soluzioni acquose all'equilibrio di diversi sistemi, con grande varietà di tecniche analitiche e procedimenti sperimentali. La concentrazione di reagenti è variata e all'equilibrio è misurato il maggior numero di parametri.
Per ottenere risultati termodinamici è adottato il metodo “mezzo ionico costante”, che consente di mantenere costanti i coefficienti di attività.

Responsabile: Sergio Brutti

The research activities in this laboratory focus on the investigation of materials and physico-chemical processes suitable for technological applications in the energy field. Here we develop and demonstrate experimentally new methods and techniques for the investigation of batteries based on vibrational microscopy coupled to electrochemical techniques.

Responsabile: Ilaria Fratoddi

Studio della sintesi e della caratterizzazione spettroscopica e strutturale di nanoparticelle metalliche funzionalizzate, di polimeri nanostrutturati e loro compositi funzionalizzati. In particolare, vengono preparate nanoparticelle metalliche funzionalizzate con tioli organici o organometallici, nanoparticelle polimeriche a base di poliacrilati, poliacetileni e metallo-poliini. Approccio bottom up per la preparazione di nanomateriali per applicazioni in optoelettronica e nanomedicina.

Responsabile: Mauro Giustini

In the laboratory, formulations are prepared for the development of biocompatible polymer-based nanocompartmentalised systems (both commercial and synthetic polymers are used) for the delivery of pharmacologically active species such as drugs, nucleic acids and proteins, also in co-formulation with natural surfactants.
Both scattering techniques (DLS, SAXS, zeta potential) and spectroscopic techniques (UV-Vis-NIR, steady-state and time resolved fluorescence) are used for their characterisation.

The laboratory research activity deals with the development of sustainable processes and products for the environmental recovery and protection. In particular, the activity focuses on both methods and technologies for contaminated areas remediation and recovery and on wastewater and organic waste treatment and simultaneous valorization towards bioenergy and bioproducts generation, fitting with the concept of circular economy. Principles and methodologies of chemical engineering as well as industrial and environmental biotechnology are applied and combined. For this purpose, the laboratory is equipped with chemical and biological reactors of different types (PFR, CSTR, SBR, packed columns, etc.) and scales (from laboratory scale to micro-pilot), as well as with a wide range of analytical instruments (GC, TOC, IC, UV-
Vis, RGD) for monitoring the main process parameters. The experimental activity frequently extends to pilot and demonstration scales with applications on real sites and in the context of European projects and/or in collaboration with companies.

Responsabile: Anita Scipioni

Sintesi in fase solida di peptidi e coniugati a base peptidica (peptide-Sali biliari, lipopeptidi e peptide-polimero).
Caratterizzazione dei coniugati mediante spettroscopia NMR e spettrometria di massa ESI-MS e MALDI-TOF.
Preparazioni di soluzioni (prevalentemente acquose) per la caratterizzazione chimico-fisica e strutturale mediante SAXS, DLS, microscopia a forza atomica, microscopie elettroniche FESEM e TEM, spettroscopia di assorbimento, di dicroismo circolare e di fluorescenza.

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