Sintesi e studio dell'attività catalitica, in reazioni di idrogenazione e trasferimento di idrogeno, di cluster carbonilici idrurici di rutenio e iridio

Il presente elaborato finale è incentrato sulla sintesi, caratterizzazione e studio della reattività di nuovi cluster idrurici carbonilici di rutenio e iridio a bassa nuclearità; inoltre, l’attività catalitica di suddetti cluster è stata valutata in modo preliminare in reazioni di idrogenazione e trasferimento di idrogeno. In particolare è stata ottimizzata la sintesi del composto [NEt4][H2Ru3Ir(CO)12] (2), cluster principale dello studio catalitico, e sono stati sintetizzati altri cinque cluster bimetallici Ru-Ir di cui non risulta nota la struttura in letteratura: [H3Ru3Ir(CO)12] (3), [PPN]2[H2Ru3Ir(CO)12] (4a) ([PPN]+= [N(PPh3)2]+), [NEt4][HRu3Ir2(CO)12(COD)] (5) (COD = C8H12) e [H2Ru3Ir2(CO)10(COD)2]-[HRu2Ir3(CO)12(COD)2] (miscela 1:1) (6). Tutte le specie ottenute sono state caratterizzate mediante diffrazione a raggi X su cristallo singolo (SC-XRD), spettrometria di massa ESI-MS, spettroscopia IR e 1H-NMR. Il cluster 2 è risultato attivo nella reazione di idrogenazione di doppi legami polari mediante meccanismo di H transfer, utilizzando iPrOH come fonte di idrogeno, e 4-fluoro acetofenone come substrato modello; inoltre, con l'utilizzo di un'autoclave, si sono condotte prove di idrogenazione sotto pressione di idrogeno molecolare H2 utilizzando come substrato trans-cinnamaldeide, al fine di valutare l'effetto del catalizzatore sia in presenza di gruppi C=O che di un doppio legame C=C (aldeide α,β insatura).

Studio della reattività di cluster carbonilici di Rh con sali di Au(I)

Il progetto di tesi si è focalizzato sullo studio della reattività del cluster carbonilico [Rh7(CO)16]3- in presenza del sale Au(Et2S)Cl. Ogni reazione investigata è stata svolta in atmosfera controllata di CO, modificando i rapporti stechiometrici tra il precursore e il sale di Au(I) in diversi solventi. Inizialmente si è tentato di riprodurre la sintesi del cluster bimetallico [Rh20Au7(CO)45]5- già noto, utilizzando Au(Et2S)Cl. Si è poi amplificato lo studio con l’obiettivo principale di sintetizzare nuovi cluster bimetallici ad alta nuclearità. È stato ottenuto un composto nuovo analizzato tramite diffrattometria ai raggi X a cristallo singolo: [Rh22Au3(CO)x]n-. Tramite i dati cristallografici è stato possibile definirne la sola struttura metallica, e nonostante i diversi tentativi, il composto non ha prodotto cristalli migliori per una completa caratterizzazione. Viste le quantità significative di sottoprodotti a bassa nuclearità ottenute nelle reazioni studiate, parallelamente sono state condotte prove di recupero del rodio in quanto metallo prezioso. Infine, è stato ottimizzato un metodo per separare due specie già note con carica negativa simile, [Rh10Au(CO)26]3- e [Rh16Au6(CO)36]4-. Tutti i composti sono stati caratterizzati tramite spettroscopia IR, mentre sul nuovo cluster è stata effettuata anche un’analisi alla spettrometria di massa.

Studio e ottimizzazione della produzione di radioisotopi per radiofarmaci mediante generatori compatti di neutroni

I generatori compatti di neutroni possono rappresentare un grande progresso nell'ambito della Medicina Nucleare. Sono una valida alternativa rispetto ai metodi tradizionali per la produzione dei radioisotopi necessari per la sintesi dei radiofarmaci, e permettono di esplorare e sviluppare nuove metodologie radioterapeutiche innovative, complementari e potenzialmente più efficaci rispetto a quelle già esistenti. Enea sta portando avanti due progetti in questo ambito. Il primo, SORGENTINA-RF, è volto allo sviluppo di una macchina in grado di produrre un fascio di neutroni a 14MeV, con la quale irradiare un target di molibdeno metallico, in modo da ottenere tecnezio-99 metastabile (99mTc), il radioisotopo più usato al mondo nelle procedure di imaging biomedico. Il secondo progetto, LINC-ER, ha lo scopo di progettare le infrastrutture necessarie ad accogliere un generatore compatto di neutroni, il cui scopo sarà quello di eliminare le residue cellule tumorali dopo un intervento chirurgico, a ferita aperta, in modo simile alle attuali tecniche di radioterapia intraoperatoria, che però sfruttano elettroni o raggi X. Questo lavoro di tesi trova posto in questi progetti perché ha contributo a portare avanti le ricerche in due aspetti specifici. Nel caso di SORGENTINA-RF, sono stati studiati tutti gli aspetti radiochimici per ottenere dal molibdeno metallico la soluzione liquida di molibdato sodico da cui si estrae il 99mTc. In questo caso si è deciso di puntare su processo “green” e innovativo basato sull’uso di perossido di idrogeno. Durante la tesi si sono studiati i più importanti fattori che governano questo processo e si è definito un meccanismo chimico che lo spiega. Nel caso di LINC-ER, invece, il lavoro sperimentale è stato quello di studiare metodi e rotte sintetiche nuove per ottenere nanoparticelle di composti di boro e bario, dispersi in hydrogels in grado di amplificare gli effetti del fascio neutronico sui tessuti cancerogeni e ridurli su quelli sani.

Applicazioni della tomografia neutronica nel campo dei beni culturali

Questa tesi illustra una nuova tecnica di imaging per la diagnostica dei Beni Culturali basata sull’utilizzo di neutroni, e la confronta con la più comune tecnica a raggi X. Dopo una panoramica sui due diversi tipi di radiazioni, si evidenziano le loro differenze e la loro complementarietà nella realizzazione di radiografie e tomografie di opere d’arte riscontrate in letteratura. L’utilizzo dei neutroni si mostra in grado di ampliare le informazioni ricavabili con i raggi X, consentendo una visualizzazione completa dell’opera e un migliore approccio in eventuali interventi di restauro. Successivamente sono analizzati e elaborati alcuni dati acquisiti nell’ambito del progetto NICHE (Neutron Imaging for Cultural Heritage) proposto da alcuni laboratori della rete INFN-CHNet (Cultural Heritage Network dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), il cui obiettivo principale è la realizzazione della prima facility per l’imaging a neutroni in Italia.

Effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta con Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente

La tesi in oggetto ha lo scopo di determinare l’effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta mediante Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente. I parametri di processo e di trattamento termico (T5 e T6) sono stati precedentemente ottimizzati. Al fine di determinare l’effetto della sabbiatura su topografia superficiale e microstruttura dei campioni, si sono condotte molteplici analisi avvalendosi di strumenti quali profilometria, microscopia ottica ed in scansione, analisi di tensioni residue con diffrazione a raggi X e prove di durezza. Attraverso prove di fatica per flessione rotante, eseguite secondo il metodo Stair-Case per la determinazione della resistenza a fatica, e successiva caratterizzazione delle superfici di frattura si vuole correlare il difetto killer, ossia quello responsabile del cedimento per fatica, alle caratteristiche morfologiche e microstrutturali. Il difetto killer viene caratterizzato in termini di dimensione e distanza dalla superficie e per mostrare la relazione fra la dimensione del difetto killer e la resistenza a fatica si adotta il diagramma di Kitagawa-Takahashi con modellazione di Murakami ed EL Haddad. Si è evidenziato che tutti i difetti killer sono riconducibili a lack-of-fusion con dimensione superiore ai 100 μm ad una profondità compresa fra i 150 e i 200 μm, indipendentemente dal trattamento termico o meccanico applicato. In termini di fatica si osserva che il trattamento T6 conferisce al materiale migliori proprietà rispetto a quello T5. Il processo di sabbiatura, confrontato con quello di lucidatura superficiale, ha portato a miglioramenti in termini di durezza e tensioni residue di compressione, ma si è rivelato quasi ininfluente sulla resistenza a fatica. Sulla base di quanto sopra, si conferma la possibilità di applicazione della sabbiatura in ambito industriale a componenti meccanici, anche in sostituzione della lucidatura, ottenendo un beneficio anche economico.

Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche

L’emissione di Compton Inverso (IC) rientra nei processi di radiazione detti di diffusione (o di scattering) e riguarda l’interazione tra elettroni relativistici ad alta energia e fotoni molto meno energetici. Il meccanismo di interazione viene approssimato ad un semplice urto tra le due particelle, in seguito al quale il fotone acquista parte dell’energia cinetica dell’elettrone, venendo diffuso ed osservato a frequenza più alta e con direzione di propagazione diversa rispetto a quanto possedeva prima dell’urto. Il Compton Inverso è il meccanismo contrario della diffusione Compton, dove il fotone perde energia in seguito all’urto con l’elettrone e viene osservato a frequenze inferiori a quelle originarie. L’IC viene osservato in ambito astrofisico soprattutto in combinazione con l’emissione di sicrotrone – nella quale elettroni relativistici presenti in regioni magnetizzate vengono accelerati dal campo magnetico ed emettono radiazione – in un fenomeno detto Synchrotron Self-Compton. Esso avviene solitamente in sorgenti molto compatte nelle quali i fotoni prodotti per sincrotrone hanno maggiore possibilità di interagire nuovamente con gli elettroni che li hanno generati, venendo diffusi ad energie più elevate. L’IC viene inoltre osservato in combinazione alla diffusione Compton in un processo detto Comptonizzazione. Ciò si verifica in plasmi molto caldi e abbastanza rarefatti, nei quali si hanno innumerevoli scambi di energia tra le particelle che li compongono. La tesi comprende una prima parte introduttiva nella quale viene presentato il contesto storico di inizio Novecento nel quale si inserisce, tra gli altri, il fisico Arthur H. Compton. Successivamente, vengono spiegati nel dettaglio i principali meccanismi di diffusione con particolare attenzione all’IC. Infine, sono illustrate le applicazioni astrofisiche del Compton Inverso e alcune delle sorgenti nelle quali l’IC viene osservato in combinazione con altri processi di radiazione.

Evaluation of hollow fiberoptic tips for the conduction of Er : YAG laser

Objective: The use of Er:YAG laser operating in the 3 μm range with adjustable power and pulses has become popular for dental and medical practice due to its high photoablative capacity, surgical precision and antimicrobial action. Background data: The existing fiberoptic tips irradiate lasers parallel to the long axes of the tooth limiting its efficiency in the root canal. Methods: We evaluated hollow fiberoptic tips obtained from silicate glass as a means of Er:YAG laser conduction in dental procedures. The fiber tips were molded from capillary tubes with different profiles so that their ends would have cylindric, conical or spherical shapes. The performance of the three fibers as a means of propagation of Er:YAG (λ = 2.94 μm) laser radiation was compared to that of a solid sapphire fiber at 10 Hz and 200 mJ and of 20 Hz and 500 mJ. The profiles of frontal and lateral burning were visualized on thermal paper. Results: Analysis of these profiles demonstrated that the sapphire tip and the hollow fiber of cylindric section did not differ significantly in the profiles of frontal burning, and no lateral burning was detected. The fibers of the conical and spherical sections, although presenting attenuation in the frontal output power, showed a larger burning area in the frontal profile, in addition to producing lateral burning. Conclusions: The results indicate that commercial hollow fiberoptics have advantages such as easy manufacture of the different tip shapes, great adaptability, low cost, and a low loss of transmission. © Mary Ann Liebert, Inc.

Studio dei raggi cosmici di altissima energia con il progetto EEE

Lo scopo del Progetto Extreme Energy Events (EEE) e` di studiare raggi cosmici di energia estrema, eventi molto rari ma ricchi di informazioni. La grande difficolta` nell'affrontare la fisica dei raggi cosmici di altissima energia risiede nel flusso estremamente basso con cui tali particelle giungono sulla terra. Si utilizzano infatti reti molto estese di rivelatori: le informazioni che si possono ricavare derivano dalla rivelazione delle particelle secondarie prodotte nello sviluppo di sciami estesi di raggi cosmici primari che interagiscono con l'atmosfera terrestre. Il Progetto EEE prevede di dislocare su tutto il territorio italiano un array di telescopi (costituiti da Multi Gap Resistive Plate Chambers) per raggi cosmici secondari. Il lavoro presentato riguarda la simulazione Monte Carlo degli sciami e lo studio delle loro caratteristiche, la simulazione delle prestazioni di griglie di rivelazione differenti ed infine l'analisi dei primi dati raccolti nei telescopi di Bologna, con il conseguente confronto con la simulazione.

Tecniche di analisi digitale dei segnali prodotti da rivelatori per neutroni

La disintegrazione dei nuclei atomici si traduce in una emissione di vari tipi di radiazioni e particelle tra cui neutroni e raggi gamma. La rivelazione dei neutroni comporta l’utilizzo di rivelatori a scintillazione e tecniche di analisi per poter identificare e ottenere informazioni sull’energia dei neutroni. Il processo di scintillazione per la rivelazione dei neutroni consiste nell’interazione con i nuclei del materiale e successiva emissione luminosa dovuta a ionizzazione degli atomi del rivelatore. La luce e in seguito convertita in impulsi elettrici, i quali possono essere analizzati con opportune tecniche. L’emissione di neutroni `e accompagnata da emissione di raggi gamma e quindi `e necessario identificare i neutroni. Rivelatori basati su scintillatori organici vengono spesso impiegati nella spettrometria neutronica ad energie superiori di 0.5 MeV ed in una vasta gamma di applicazioni come la medicina, l’industria e la radioprotezione. La rilevazione dei neutroni `e molto importante nello studio delle reazioni nucleari di bassa energia e nello studio della materia nucleare lontano dalla valle di stabilita. In questo lavoro abbiamo studiato tre algoritmi: Zero Crossing, Charge Comparison e Pulse Gradient Analysis. Questi algoritmi sono stati in seguito applicati all’analisi di un insieme di dati provenienti dalla reazione nucleare 7Li(p,n)7Be. E stato utilizzato uno scintillatore organico liquido BC501. Si `e effettuato un confronto tra le varie tecniche utilizzate per determinare il grado di discriminazione ottenuto con ognuna di esse. I risultati ottenuti permettono di decidere in seguito quale algoritmo si presta ad essere utilizzato anche in altri esperimenti futuri. Il metodo Pulse Gradient Analysis `e risultato il piu` prometente, essendo anche possibile l’utilizzo on-line.

High-density large-scale field emitter arrays for x-ray free electron laser cathodes

High brightness electron sources are of great importance for the operation of the hard X-ray free electron lasers. Field emission cathodes based on the double-gate metallic field emitter arrays (FEAs) can potentially offer higher brightness than the currently used ones. We report on the successful application of electron beam lithography for fabrication of the large-scale single-gate as well as double-gate FEAs. We demonstrate operational high-density single-gate FEAs with sub-micron pitch and total number of tips up to 106 as well as large-scale double-gate FEAs with large collimation gate apertures. The details of design, fabrication procedure and successful measurements of the emission current from the single- and double-gate cathodes are presented.

Caratterizzazione in camera climatica dei rivelatori a scintillazione in corso di installazione a M.te Cimone per l’esperimento Gamma-Flash

Questa Tesi di Laurea è legata agli aspetti tecnologici dell'esperimento Gamma-Flash, progetto coordinato dall'Istituto Nazionale di Astrofisica finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana che ha lo scopo di studiare eventi altamente energetici che avvengono in atmosfera denominati Terrestial Gamma-ray Flashes (TGFs). Questi eventi hanno uno stretto legame con i fulmini che avvengono durante episodi temporaleschi. I fulmini producono particelle ionizzate ed elettroni che per effetto bremmstrahlung emettono radiazione in un ampio intervallo di energie da centinaia di keV a decine di MeV. Questo tipo di eventi è stato rivelato da numerose missioni da satellite fin dagli anni '90 (BATSE/CGRO) e successivamente con i satelliti RHESSI, AGILE, BeppoSAX e Fermi. Molto più rare sono le osservazioni di questi eventi da terra o da rivelatori posti su velivoli. Gamma-Flash ha lo scopo di realizzare strumentazione per la rivelazione di questi eventi da un osservatorio posto su M.te Cimone (2165m s.l.m) e su un aereo in grado di raggiungere quote di 8-10000m. L'esperimento viene effettuato attraverso rivelatori a scintillazione e con elettronica dedicata la cui risposta in energia dipende dalla temperatura di funzionamento. È quindi importante conoscere come il detector si comporta al variare della temperatura, che, soprattutto nell'esperimento terrestre, può variare di decine di gradi anche su tempi scala brevi. Scopo di questa tesi è stato quindi di caratterizzare uno dei rivelatori che saranno posti all'Osservatorio O. Vittori di M.te Cimone utilizzando una camera climatica che simula le condizioni di temperatura variabili e riscontrabili durante l'esperimento.

Graphene And Carbon Nanotube Nanocomposite For Gene Transfection.

Graphene and carbon nanotube nanocomposite (GCN) was synthesised and applied in gene transfection of pIRES plasmid conjugated with green fluorescent protein (GFP) in NIH-3T3 and NG97 cell lines. The tips of the multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were exfoliated by oxygen plasma etching, which is also known to attach oxygen content groups on the MWCNT surfaces, changing their hydrophobicity. The nanocomposite was characterised by high resolution scanning electron microscopy; energy-dispersive X-ray, Fourier transform infrared and Raman spectroscopies, as well as zeta potential and particle size analyses using dynamic light scattering. BET adsorption isotherms showed the GCN to have an effective surface area of 38.5m(2)/g. The GCN and pIRES plasmid conjugated with the GFP gene, forming π-stacking when dispersed in water by magnetic stirring, resulting in a helical wrap. The measured zeta potential confirmed that the plasmid was connected to the nanocomposite. The NIH-3T3 and NG97 cell lines could phagocytize this wrap. The gene transfection was characterised by fluorescent protein produced in the cells and pictured by fluorescent microscopy. Before application, we studied GCN cell viability in NIH-3T3 and NG97 line cells using both MTT and Neutral Red uptake assays. Our results suggest that GCN has moderate stability behaviour as colloid solution and has great potential as a gene carrier agent in non-viral based therapy, with low cytotoxicity and good transfection efficiency.

Direct Visualization Of The Action Of Triton X-100 On Giant Vesicles Of Erythrocyte Membrane Lipids.

The raft hypothesis proposes that microdomains enriched in sphingolipids, cholesterol, and specific proteins are transiently formed to accomplish important cellular tasks. Equivocally, detergent-resistant membranes were initially assumed to be identical to membrane rafts, because of similarities between their compositions. In fact, the impact of detergents in membrane organization is still controversial. Here, we use phase contrast and fluorescence microscopy to observe giant unilamellar vesicles (GUVs) made of erythrocyte membrane lipids (erythro-GUVs) when exposed to the detergent Triton X-100 (TX-100). We clearly show that TX-100 has a restructuring action on biomembranes. Contact with TX-100 readily induces domain formation on the previously homogeneous membrane of erythro-GUVs at physiological and room temperatures. The shape and dynamics of the formed domains point to liquid-ordered/liquid-disordered (Lo/Ld) phase separation, typically found in raft-like ternary lipid mixtures. The Ld domains are then separated from the original vesicle and completely solubilized by TX-100. The insoluble vesicle left, in the Lo phase, represents around 2/3 of the original vesicle surface at room temperature and decreases to almost 1/2 at physiological temperature. This chain of events could be entirely reproduced with biomimetic GUVs of a simple ternary lipid mixture, 2:1:2 POPC/SM/chol (phosphatidylcholine/sphyngomyelin/cholesterol), showing that this behavior will arise because of fundamental physicochemical properties of simple lipid mixtures. This work provides direct visualization of TX-100-induced domain formation followed by selective (Ld phase) solubilization in a model system with a complex biological lipid composition.

[the Use Of Fish On Buccal Smear To Investigate Mosaicism With A 45,x Cell Line: Study On Healthy Men And Patients With Disorders Of Sex Development].

To verify whether fluorescence in situ hybridization (FISH) of cells from the buccal epithelium could be employed to detect cryptomosaicism with a 45,X lineage in 46,XY patients. Samples of nineteen 46,XY healthy young men and five patients with disorders of sex development (DSD), four 45,X/46,XY and one 46,XY were used. FISH analysis with X and Y specific probes on interphase nuclei from blood lymphocytes and buccal epithelium were analyzed to investigate the proportion of nuclei containing only the signal of the X chromosome. The frequency of nuclei containing only the X signal in the two tissues of healthy men did not differ (p = 0.69). In all patients with DSD this frequency was significantly higher, and there was no difference between the two tissues (p = 0.38), either. Investigation of mosaicism with a 45,X cell line in patients with 46,XY DSD or sterility can be done by FISH directly using cells from the buccal epithelium.

Monte Carlo Simulation Of The Response Functions Of Cdte Detectors To Be Applied In X-ray Spectroscopy.

In this work, the energy response functions of a CdTe detector were obtained by Monte Carlo (MC) simulation in the energy range from 5 to 160keV, using the PENELOPE code. In the response calculations the carrier transport features and the detector resolution were included. The computed energy response function was validated through comparison with experimental results obtained with (241)Am and (152)Eu sources. In order to investigate the influence of the correction by the detector response at diagnostic energy range, x-ray spectra were measured using a CdTe detector (model XR-100T, Amptek), and then corrected by the energy response of the detector using the stripping procedure. Results showed that the CdTe exhibits good energy response at low energies (below 40keV), showing only small distortions on the measured spectra. For energies below about 80keV, the contribution of the escape of Cd- and Te-K x-rays produce significant distortions on the measured x-ray spectra. For higher energies, the most important correction is the detector efficiency and the carrier trapping effects. The results showed that, after correction by the energy response, the measured spectra are in good agreement with those provided by a theoretical model of the literature. Finally, our results showed that the detailed knowledge of the response function and a proper correction procedure are fundamental for achieving more accurate spectra from which quality parameters (i.e., half-value layer and homogeneity coefficient) can be determined.