Personale docente

In seguito alla prematura scomparsa del prof. Marco Fontana, dal 2011 L.C. ha assunto il ruolo di coordinatore del “Laboratorio per le Nanotecnologie Molecolari” (LMN) presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Parma. Un’importante linea di ricerca di questo gruppo impiega la fotocorrelazione di raggi X da radiazione di sincrotrone (XPCS) per studiare la dinamica lenta, sulla scala nanometrica nei sistemi colloidali [Phys. Rev. E 85, 011402 (2012)] e sulla scala atomica nei vetri [Nature Communications 5, 3939 (2014)] in collaborazione con il gruppo di ricerca della beamline ID10 presso il sincrotrone ESRF di Grenoble. Si segnalano in particolare, in assoluto i primi risultati XPCS in geometria di incidenza radente su film interfacciali. In questo modo è stato possibile studiare la dinamica di film di Langmuir di polimeri fotosensibili [Phys. Rev. E82, 31804 (2010)] come pure la dinamica lenta inerente all’auto organizzazione di particelle colloidali che formano un gel bidimensionale [Phys. Rev. Lett. 108, 105701 (2012), Phys. Rev. E, 89, 4230 (2014); Scientific Reports, 5, 17930 (2015)]. Questi risultati, complementati dalle misure di microscopia e micro-reologiche (ISR, di cui sopra), permettono di vagliare i migliori modelli teorici che descrivono la dinamica delle fluttuazioni e la risposta meccanica dei sistemi interfacciali [Coll. Surf. A 413,71 (2012)]. Tali tecniche sono poi state applicate per investigare sistemi e fenomeni di interesse bio-medico, quale la dinamica residua negli stati arrestati che si formano quando uno strato di surfattante polmonare interagisce con nanoparticelle di silice di diversa natura (idrofilico o idrofobica), un tema rilevante alle malattie respiratorie. Una combinazione di tecniche di microscopia (Discrete Fourier Microscopy, Multiple Particle Tracking) ed XPCS hanno evidenziato che mentre nel caso di particelle di silica naturalmente idrofiliche la dinamica residua è quella tipica di un sistema dominato dalle interazioni repulsive, se le medesime particelle subiscono un trattamento superficiale che le rende idrofobiche, si osservano eventi intermittenti di riarrangiamento, corrispondenti a un gel dominato da interazioni attrattive. [Sci. Reports, 5, 17930 (2016); Langmuir 32, 4868 (2016)] . L.C. è stato invitato a contribuire una rassegna sul tema della caratterizzazione delle interfacce con tecniche di sincrotrone [Current Opinion in Colloid and Interface Science, 19, 228 (2014)] ed è stato invitato come Keynote Speaker al workshop “Dynamics of complex fluid-fluid interfaces” tenutosi presso il Monte Verità, ad Ascona (CH) dal 13 al 18 luglio 2014. L’esperienza di L.C. nelle spettroscopie di correlazione viene messa a frutto nell’ambito dei progetti di ricerca finanziati dall’Agenzia Spaziale Europea (MAP-Soft Matter Dynamics, EDDI- Emulsion Dynamics and Droplet Interfaces) entrambi coordinati da  colleghi dell’istituto IENI-CNR di Genova, e volti allo studio della stabilità e della dinamica delle emulsioni in micro-gravità, in cui si sfrutta la tecnica di diffusione multipla della luce “Diffusing Wave Spectroscopy”. In preparazione degli esperimenti in orbita, si studia il comportamento di alcuni sistemi modello in laboratorio [Langmuir 34 5978 (2018); Colloids and Surfaces A 10.1016/j.colsurfa.2019.123574 (2019); Colloids and Surfaces A 10.1016/j.colsurfa.2019.123724 (2019)]. Su questi temi L.C. è stato recentemente invitato a contribuire ad una rassegna [Current Opinion in Colloid and Interface Science, 37,13 (2018)]. Una seconda linea di ricerca, su cui il “Laboratorio Nanotecnologie Molecolari” ha investito molte energie in anni recenti, è volta allo sviluppo di nanostrutture per la medicina. Inizialmente si è contribuito ad un progetto di tema di nanomedicina (BIONIMED, coordinato da Giancarlo Salviati, dell’Istituto IMEM-CNR) volto allo sviluppo di nanostrutture biocompatibili e luminescenti per Self-Lighted Photodynamic Therapy (SLPDT) un’innovativa terapia antitumorale basata su nanofili di SiC/SiO2 funzionalizzati con porfirine, che quando vengono eccitati da un fascio di raggi X, agendo da scintillatori, promuovono la formazione della specie molecolare ossigeno singoletto che è fortemente citotossico. Il contributo è consistito nella caratterizzazione delle nanostrutture ibride tramite microscopia (AFM e SEM) e spettroscopia di fluorescenza, nonché la quantificazione dell’efficienza di produzione dell’ossigeno singoletto. [Sci. Reports 5, 7606 (2015); Mol. Syst. Des. Eng. 2,336, (2017)]. Le ricerche in tema di nanomedicina sono proseguite con la sintesi e caratterizzazione di nuove nanostrutture ibride per SLPDT, a base di ZnO e CeF3, interamente sintetizzate e caratterizzate presso il “Laboratorio”, la cui funzionalità in vitro e sotto irraggiamento viene testata nell’ambito di una collaborazione con il Dipartimento di Medicina dell’Università di Parma. Una delle pubblicazioni risultanti [J. of Materials Science: Materials in Medicine, 10,159 (2016)] è stata selezionata dall'editor come articolo del mese, è stata argomento dell’editoriale, ed all’articolo è stato concesso lo stato di Open Access. In collaborazione con IMEM (gruppo della dott.sa Franca Albertini) e con l’istituto J. Haber dell’Accademia Polacca delle Scienze (Cracovia, PL), sono inoltre state sintetizzate e caratterizzate nuove nanostrutture magnetiche per ipertermia e drug delivery [ACS Appl. Mater. Interfaces. 8 25043 (2016)]. Nell’ambito del programma Erasmus+, una studentessa di dottorato dall’Accademia Polacca delle Scienze ha visitato i nostri laboratori per 3 mesi nella primavera 2018, mentre un Laureando Magistrale di Parma ha visitato i laboratori dei partner polacchi nella primavera-estate 2019.