Gianfranco Ciani ha svolto a partire dal 1969 una intensa attivita' di ricerca nel campo della chimica dei composti di coordinazione ed organometallici, specialmente rivolta alla caratterizzazione strutturale di composti carbonilici a cluster metallico. in collaborazione con vari gruppi, sia di Milano che di altre Universita' italiane e straniere.

Tra i risultati più significativi si possono citare la sintesi e caratterizzazione di polimeri monodimensionali a doppia elica e a tubulo, di networks polimerici tridimensionali riconducibili alla topologia del diamante, dell’alfa-polonio, dell’ a-ThSi₂ e dello SrSi₂, e di networks con proprietà nanoporose.

Il Prof. Ciani è autore di circa 200 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali.

Attività di ricerca più recente e interessi attuali

Le ricerche dell'ultimo triennio sono state rivolte a due tematiche principali: l’indagine strutturale di composti carbonilici a cluster metallico e l’ingegneria cristallina e la caratterizzazione di networks polimerici di coordinazione, quali nuovi materiali funzionali.

  La prima tematica costituisce un campo di ricerca nel quale il Prof. Ciani è attivo da più di trenta anni. In questo ambito sono proseguite le indagini sui composti a cluster idruro carbonilici di renio, studiando nuove specie ottenute dalla reattività di piccoli cluster, come, ad esempio, i prodotti delle reazioni di inserzione di diazoalcani nel ponte Re-H-Re di [Re₂(m-H)₂(CO)₈].

Per razionalizzare la stereochimica dei leganti carbonilici sulle superfici dei cluster sono state investigate le strutture di nuove specie tetraedriche a metalli misti Ru-Rh.

I risultati più rilevanti nell'area della chimica dei cluster carbonilici riguardano però la caratterizzazione di nuovi cluster ad alta nuclearità di cobalto e rodio contenenti nitruri interstiziali, e precisamente [Co₁₀N₂(CO)₉(m-CO)₁₀]^4- e [Rh₂₈N₄(CO)₄₁H_x]^4-. La seconda di queste specie è di particolare interesse e rappresenta il cluster di rodio a maggior nuclearità esistente.

La seconda tematica è di origini più recenti e riguarda un’area di grande sviluppo attuale per le potenziali applicazioni dei polimeri di coordinazione come nuovi materiali.

La continua ricerca di nuovi materiali ha portato infatti in tempi recenti nell'ambito della chimica inorganica e di coordinazione a un enorme sviluppo degli studi di strategie di sintesi di architetture molecolari e supramolecolari complesse e di networks cristallini bidimensionali e tridimensionali basati su centri metallici (crystal engineering di coordinazione), sia per le implicazioni teoriche di base (nuove topologie reticolari, nuovi fenomeni di interpenetrazione, catenazioni supramolecolari etc.), ma soprattutto per le potenziali funzionalità di tali materiali (proprietà ottiche, conduttivita' elettrica, magnetismo cooperativo, chimica host-guest e setacci molecolari, scaffolding, scambio ionico, catalisi).

Nel campo dei polimeri di coordinazione le idee di base consistono nell'utilizzo di centri metallici (singoli ioni o piccoli complessi, come building blocks) a coordinazione prevedibile, e di leganti spaziatori di opportuna natura e lunghezza per l'assemblaggio di networks di topologia desiderata (ad esempio tipo diamante, rutilo, quarzo, SrSi₂, a-ThSi₂, a-polonio etc.). Tali materiali possono quindi presentare, come i loro prototipi, ampie cavità e canali (materiali di tipo zeolitico) di dimensioni, in via di principio, controllabili, che si possono utilizzare per specifiche applicazioni. Nell’ambito di queste ricerche si sono ottenuti molti notevoli risultati. Tra questi citiamo diversi networks ottenuti dall’assemblaggio di ioni Ag⁺ con l’esametilenetetrammina, che presentano topologie poco comuni, networks nanoporosi costruiti con diversi leganti bispiridilici o con l’1,2,4,5-tetracianobenzene.

Sono state caratterizzate topologie che erano state previste solo teoricamente ma non erano mai state osservate in precedenza, come nel caso di un polimero di Cu(II) nitrato con il legante 1,2-bis(4-piridil)etino, con topologia (7⁵9) tipo "dense net".

Diversi interessanti esempi di nuovi tipi di interpenetrazione di networks e di interdigitazione supramolecolare di motivi infiniti sono pure stati individuati recentemente. L’assemblaggio di Ag(I) triflato con il legante 1,3-bis(4-piridil)propano ha portato alla caratterizzazione di polimeri monodimensionali di notevole rilievo: una doppia elica infinita e un polimero tubulare poli-pseudorotaxanico. Le reazioni del sebaconitrile con diversi sali di argento hanno consentito di individuare diverse specie interessanti (diamondoidi otto volte interpenetrati, multistrati policatenati e altri networks notevoli). Da ultimo si possono citare due polimeri tridimensionali ottenuti dalle reazioni di argento nitrato e tetrazolo che mostrano, per la prima volta,. la presenza di anioni tetrazolato a ponte tra quattro ioni metallici.