L’attività di ricerca del gruppo che opera nei Laboratori di Chimica Applicata è essenzialmente focalizzata su tematiche tipiche della scienza e della tecnologia dei materiali inorganici non metallici, con particolare riferimento ai materiali micro e mesoporosi, ai materiali leganti e ai materiali ceramici non tradizionali. In questi ultimi anni, raccogliendo l’eredità della “Scuola Napoletana” di Chimica Applicata, che da oltre mezzo secolo si occupa di materiali zeolitici e leganti, grande attenzione è stata rivolta alla evoluzione di tali materiali sfruttando gli strumenti innovativi che la scienza e la tecnologia dei materiali mette oggi a disposizione (dalle metodologie sperimentali e diagnostiche alle elaborazioni modellistiche) e alla ricerca di nuovi settori applicativi.

L’attività di ricerca riguarda lo sviluppo di reattori chimici e biochimici ad alte prestazioni per applicazioni in campo chimico ed energetico. Le principali competenze riguardano lo sviluppo di conoscenze funzionali alla ottimizzazione di reattori continui e discontinui con riferimento alla interazione di processi reattivi con fenomeni di trasporto di calore e di materia, alle problematiche di miscelazione/segregazione di fase in sistemi eterogenei, al controllo dei percorsi di reazione in network di processi reattivi per applicazioni ad alta resa/alta selettività. Specifici campi di applicazione sono rappresentati dallo sviluppo di reattori di nuova concezione per la conversione termochimica di biomasse e residui (pirolisi, gassificazione, combustione, in letto fluidizzato e trascinato), di reattori per la cattura per via chimica e biochimica di specie acide da effluenti gassosi, di reattori sostenuti da energia solare per la “Solar chemistry”.

Il Gruppo Impianti Industriali Meccanici si interessa della progettazione e gestione degli impianti industriali partendo dallo studio di fattibilità dell’idea imprenditoriale, fino all’industrializzazione e realizzazione del prodotto o erogazione del servizio. In particolare, il settore a cui fa riferimento studia le metodologie ed i criteri generali che presiedono alla pianificazione, progettazione, realizzazione e gestione degli impianti industriali (o sistemi di produzione). Esso comprende i seguenti principali filoni: analisi e progettazione degli impianti industriali, compresi lo studio di fattibilità, la scelta dell’ubicazione e la valutazione economica dell’iniziativa; analisi e progettazione dei servizi generali di impianto, compresi i metodi di ottimizzazione tecnico-economica; analisi e progettazione dei processi e delle tecnologie di produzione; analisi, progettazione ergonomica e sicurezza dei sistemi produttivi; gestione dei sistemi produttivi, compresa la gestione della qualità e della manutenzione; logistica degli impianti industriali, comprese la gestione e la movimentazione dei materiali; automazione dei sistemi di produzione, comprese l’analisi di convenienza economica dei sistemi integrati e flessibili e la strumentazione industriale per il controllo automatico di processo.

Il focus della nostra attività di ricerca è il comportamento in flusso della materia soffice con particolare attenzione al ruolo svolto dalle interfacce in applicazioni di ingegneria chimica. Le interfacce sono una caratteristica comune della materia soffice a causa delle dimensioni mesoscopiche dei suoi costituenti, come goccioline di emulsioni, vescicole di tensioattivo e cellule viventi, che appartengono a un intervallo intermedio tra la scala molecolare e quella macroscopica. Questa gamma di dimensioni, unita alla lenta dinamica temporale, rende i singoli costituenti della materia soffice osservabili al microscopio ottico, fornendo così un potente strumento per la visualizzazione diretta dei fenomeni su microscala. Il nostro approccio di ricerca si basa sullo sfruttamento di tecniche avanzate di microscopia ottica, come microscopia confocale, epifluorescenza, luce polarizzata, time-lapse e alta velocità di acquisizione, per visualizzare il comportamento della materia soffice in diversi ambienti e condizioni di processo, comprese celle di flusso, camere di diffusione, piastre biologiche, dispositivi a membrana e superfici metalliche. In particolare, la microscopia ottica combinata con tecniche di analisi delle immagini si presta allo studio del comportamento reologico e interfacciale della materia soffice in condizioni di flusso ben definite. Queste ultime includono il flusso di taglio in un apparato a piatti paralleli traslatori e il flusso di Poiseuille in canali di diversa sezione trasversale. Una parte importante dell’attività del gruppo è rivolta alla microfluidica e alle tecnologie lab-on-chip per studiare fluidi complessi che scorrono in reti di microcanali. Oltre ai vantaggi di richiedere piccoli volumi di campione e di presentare basse resistenze al trasporto, queste tecnologie possono riprodurre la geometria del flusso nella microcircolazione sanguigna, che è un esempio di sistema microfluidico ante litteram presente in natura.

Statistical Mechanics of Soft Materials (SM2) è un gruppo giovane, fondato nel 2019. Il gruppo ha un background in fisica statistica e competenze di teoria e modellazione di una grande varietà di sistemi Soft Matter per applicazioni di avanguardia in ingegneria ed in scienza dei materiali. Le nostre attività di ricerca, basate su simulazioni numeriche (Dinamica Molecolare, Monte Carlo, Dinamica Browniana) e/o sull’analisi di esperimenti svolti da laboratori partner, hanno l’obiettivo di razionalizzare su base microscopica fenomeni macroscopici di natura chimico-fisica. Le attività di ricerca includono processi di diffusione e rilassamento, oltre che la reologia, dei seguenti sistemi di Soft Matter:

– polimeri
– cristalli liquidi
– emulsioni
– liquidi glass-former
– sospensioni colloidali
– gel
– nano-compositi polimerici
– materiali granulari

Paolo Antonio Netti: è attualmente impegnato in supervisionare le attività di ricerca relative ai biomateriali, all’ingegneria dei tessuti, a sistemi innovativi per la somministrazione di medicinali e alla nanomedicina, al biosensing e all’analisi unicellulare.

Valeria Panzetta. Attualmente impegnata in attività di ricerca inerenti alla ingegnerizzazione e fabbricazione di superfici biopolimeriche stimuli-responsive per colture cellulari. Tali attività sono finalizzate alla realizzazione dei dispositivi in grado di alterare dinamicamente i processi d’adesione cellulare – in particolar modo mediante pattern di segnali topografici o biochimici – per determinare l’identità meccanica delle cellule e le loro funzioni (proliferazione, differenziamento). Ciò è funzionale alla comprensione dei meccanismi di riconoscimento, adattamento e risposta cellulare al microambiente biofisico, meccanismi alla base di importanti processi biologici quali morfogenesi e rigenerazione tessutale.

Francesco Urciuolo. Dottore di ricerca in Ingegneria Chimica dei Materiali e della Produzione (sotto settore biomateriali), attualmente si occupa di ingegnerizzazione di tessuti in vitro per lo studio dei meccanismi di morfogenesi e di riparo di strutture biologiche; messa a punto di sistemi “tissue-on-chip”.

Maurizio Ventre: è attualmente impegnato in attività di ricerca inerenti allo sviluppo e fabbricazione di superfici di coltura micro e nanopatternate destinate al controllo di processi di biosintesi tissutale, self-assembly e processi di decellularizazione.