Le nanotecnologie hanno sempre maggiore rilevanza in molti ambiti applicativi, dalle biotecnologie mediche allo sviluppo di nuovi materiali. Essenziale per ogni applicazione è la caratterizzazione in dimensione e forma delle nanoparticelle usate. Anche le tecniche più avanzate di microscopia, pur fornendo l'indispensabile caratterizzazione di singola particella, devono trovare complemento in metodi che diano informazione sulla distribuzione statistica dimensionale delle particelle. Inoltre, nel caso in cui le nanoparticelle siano disperse in un mezzo omogeneo (passaggio necessario in molte applicazioni), la misura della frazione di volume occupata dalle particelle rappresenta attualmente un formidabile problema sperimentale. Un nuovo metodo (Ruggero 2010) di 'Laser Transmission Spectroscopy' (LTS), basato su misure di torbidità in un intervallo di lunghezze d'onda molto ampio, permette di ottenere i valori assoluti di concentrazione delle particelle (cosa impossibile nello scattering della luce convenzionale dinamico DLS o statico SLS), presenta sensibilità elevatissima (fino a quattro ordini di grandezza maggiore del DLS) e permette di ottenere (come con SLS) informazioni sulla forma delle particelle. Nel nostro laboratorio è stato sviluppato un prototipo di LTS con caratteristiche innovative rispetto a quelle del sistema originale (Ruggero 2010) e che sembra in grado di fornire prestazioni migliori in termini di sensibilità. Attualmente il sistema usa come sorgente ottica un laser NdYAG impulsato (3-5 ns) accordabile in lunghezza d'onda da 460 a 2600 nm. Con il finanziamento richiesto s'intende acquisire un essenziale upgrade che permetta l'estensione dell'intervallo di frequenze a 210 nm, indispensabile per il dimensionamento di particelle di raggio minore di 100 nm, attualmente di grande interesse applicativo. Sottolineiamo che questa strumentazione, con grandi potenzialità applicative, se realizzata nel nostro Ateneo sarebbe al momento unica in Europa.
In tutte le applicazioni nanotecnologiche è indispensabile avere informazioni sulla distribuzione di dimensioni e forma delle nanoparticelle che s'impiegano, così come è necessario determinare la concentrazione delle varie componenti. Questa caratterizzazione, apparentemente banale, è in realtà piuttosto complicata, perché richiede attualmente la sinergia di diverse tecniche sperimentali complesse (microscopia elettronica e/o a forza atomica, scattering della luce, etc.) che tuttavia non permettono la determinazione assoluta delle concentrazioni delle diverse componenti.
Al contrario, la strumentazione LTS che si sta realizzando permette di determinare direttamente e contemporaneamente dimensioni e concentrazioni assolute di una "popolazione" di particelle nanoscopiche con grande sensibilità ed accuratezza (vedi Figura 4).
La tecnica LTS è stata proposta solo recentemente [Ruggiero (2010) cit.] perché solo negli ultimi anni sono diventati disponibilli laser accordabili in un intervallo di lunghezze d'onda sufficientemente ampio e sufficientemente stabili.
Il sistema LTS che stiamo realizzando possiede però caratteristiche innovative anche rispetto ai prototipi realizzati fin'ora presso altri laboratori [Ruggiero (2010) cit. ; Li et al. (2011) PLOSone, e29224; Yoon et al.(2015) J.Aerosol Sci., 124 ] perché dotato di un innovativo sistema di condizionamento optoelettronico e rivelazione "a ponte", appositamente progettato e realizzato in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria dell'Università de l'Aquila.
Il completamento dell'apparato con il Generatore di Seconda Armonica di cui si richiede l'acquisizione ne farà una strumentazione unica, con grandi potenzialità sia per l'impiego come "facility" , a disposizione di altri gruppi di ricerca ma anche di utenti esterni al nostro Ateneo (industria, enti di ricerca) interessati alla caratterizzazione dimensionale di nanopaticelle, sia per l'avanzamento del lavoro di ricerca su nanoparticelle e costrutti macromolecolari che da anni vede protagonisti i gruppi proponenti (vide infra).