Centro di responsabilità scientifica ex Sistemi Complessi (Sperimentale) (ISC)

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  • Centro di responsabilità scientifica ex Sistemi Complessi (Sperimentale) (ISC) (literal)
  • Istituto dei sistemi complessi (ISC) (literal)
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  • L'obiettivo scientifico del nuovo Istituto dei Sistemi Complessi è lo studio del comportamento di sistemi costituiti da tanti e diversi elementi che interagiscono tra loro. Elementi spesso invisibili agli approcci tradizionali: possono infatti essere atomi o batteri in un contesto fisico o biologico, ma possono essere anche persone, macchine o imprese in un contesto economico. Un esempio per tutti sono le reti complesse quali Internet o il World-wide-web, che rappresentano ormai la base delle comunicazioni personali, commerciali, militari a livello planetario, e che hanno l'incredibile caratteristica di non essere state progettate da nessuno. Argomenti di studio sono inoltre Google, i virus informatici, ma anche i robot in grado di autoapprendere e interagire con altri. L'Istituto è formato da circa 90 unità di personale strutturato e 40 unità di personale a contratto, ha sede centrale presso via dei Taurini, e si articola nelle UOS presso il Dipartimento di Fisica della Sapienza, presso l'Area di Ricerca CNR a Tor Vergata, presso l'Area di Ricerca CNR a Sesto Fiorentino e presso l'Area di Ricerca Roma 1 presso Monterotondo. Il soggetto dei Sistemi Complessi è molto attuale e intrinsecamente interdisciplinare. In Italia è già rappresentato da vari gruppi di riconosciuto valore internazionale. L'Istituto si propone di integrare le attività di questi gruppi e di altri che hanno manifestato interesse in un sistema con notevole massa critica e capacità di azione in campi scientifici strategici ma anche in applicazioni di carattere innovativo. L'Istituto Dei Sistemi Complessi (ISC) è stato presentato ufficialmente il 17 marzo 2004 presso l'aula Marconi del CNR (Roma). Il Direttore è il Prof. Claudio Conti. (literal)
  • The Institute of Complex Systems (ISC) was officially introduced to the public March 17 th 2004 in the \"G.Marconi\" conference hall of CNR (Rome). The scientific objective of the new Institute of Complex Systems is the study of the behaviour of systems constituted by many and different elements that interact between themselves, elements may often be invisible to the traditional approaches: they in fact can be atoms or bacteria in a physical or biological context, but can be also people, cars or enterprises in an economic context. Highly visible examples are complex networks such as the internet or the world-wide-web, that how represent the base of personal, commercial and military communications, though they have the incredible characteristic of being unplanned and without a central authority. Topics of study are many: Google, computer viruses and also robots capable of intelligent behaviour and of interacting with others. The subject of Complex Systems is widely researched and intrinsically interdisciplinary. In Italy it is already represented by various groups of appreciable international value. The institute proposes to integrate the activities of these groups and others that have expressed interest in a system with notable critical mass and capacity to act in both strategic and innovative applied scientific. The Director is Prof. Claudio Conti (literal)
Istituto esecutore di
Ha afferente
Codice
  • ISC (literal)
Nome
  • Istituto dei sistemi complessi (ISC) (literal)
  • Centro di responsabilità scientifica ex Sistemi Complessi (Sperimentale) (ISC) (literal)
Parte di
Afferisce a
Collaborazioni
  • EC Network on Fractal Structure and Self Organization PIL Group Università la Sapienza TNT Group Università la Sapienza Group of Statistical Mechanics Universidade de São Paulo (USP) (Brasil) Robin C. Ball Warwick University (UK) Raffaella Burioni Università di Parma Guido Caldarelli Unità INFM di Roma-I Claudio Castellano Unità INFM di Roma-I Davide Cassi Università di Parma Paola Gallo Unità INFM di Roma Tre Vittorio Loreto Università la Sapienza Umberto Marini Bettolo Marconi Università di Camerino Elisa Molinari Università di Modena Mário José de Oliveira Universidade de São Paulo (USP) (Brasil) Mauro Rovere Università di Roma Tre Aldo Tagliani Università di Trento Tania Tomé de Castro Universidade de São Paulo (USP) (Brasil) Teresa Martin Universidad Nacional de Educacion a Distancia, Madrid (Espana) Alessandro Vespignani ICTP Trieste Angelo Vulpiani Università la Sapienza *******************Commessa MD.P02.003 - inizio************************ CNR ICCOM (Firenze): Dr. Claudio Bianchini, Dr. Maurizio Peruzzini, Dr. Francesco Vizza, Dr. Pierluigi Barbaro IENI (Genova): Prof. Paolo Nanni, Dr. Vincenzo Buscaglia IPCF (Messina): Dr. F. Aliotta, Dr. C. Vasi ISTEC (Faenza): Dr. Carmen Galassi CCLRC (UK) ISIS (Rutherford Laboratory): Dr. D.T. Bowron, Dr. A.J. Ramirez-Cuesta, Dr. N. Rhodes, Dr. E. Schooneveld, Dr. J. Tomkinson UNIVERSITA' Besancon (F): Prof. Christian Lexcellent Genova (Dip. Chimica e Chim. Industriale): Prof. Maurizio Ferretti Pavia (Dip. Fisica): Prof. Attilio Rigamonti, Prof. Maurizio Corti, Prof. Fügen Tabak Montpellier II (F): Prof. J.L. Sauvajol Milano (Dip. Chimica): Prof. Alberto Albinati Nottingham (UK): Prof. Gavin Walker Padova (Dip. Ingegneria): Prof. G. Principi Roma-1 (Dip. Fisica): Dr. Carlo Castellano, Dr. Francesco Trequattrini, Prof. Rosario Cantelli Roma-3 (Dip. Fisica): Prof. M.Antonietta Ricci Salford (UK): Prof. Daniel Bull, Prof. Keith Ross Trento (Dip. Fisica): Prof. Renzo Vallauri Vienna (A): Prof. Martin Neumann Institute Laue Langevin, Grenoble (F): Dr. Gabriel Cuello Istituto Statale d'Arte Ceramica (Sesto Fiorentino): Prof. Roberto Ceccherini National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics (Bucarest, Romania): Dr. Maria Dinescu REGO-COM SrL (Bucarest, Romania): Dr. Elena Dimitriu Departamento de Fisica, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, Brasile: Prof. Paulo Sergio da Silva Jr. *******************Commessa MD.P02.003 - fine************************ ***** Commessa MD.P02.004 - Formazione spontanea di strutture e fenomeni di trasporto - INIZIO ******* ITALIA Università di Firenze, Dipartimento di Fisica (A.Rettori, A.Cuccoli) Università di Firenze, Dipartimento di Chimica (R.Sessoli) Università di Roma La Sapienza, Dipartimento di Fisica (V.Loreto, A.Vulpiani, A.Baldassarri) Università di Trento, Dipartimento di Fisica (A.Tagliani) Università di Napoli \"Federico II\", Dipartimento di Fisica (M.Pica-Ciamarra) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, U.F. Fisica dell'alta atmosfera, Roma (G.DeFranceschi, V.Romano, L.Alfonsi) Istituto Nazionale di Astrofisica, Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario (G.Consolini) Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisica Applicata (P.Spalla) ESTERO Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich (CH), Departement Physik (A.Vindigni) Centre National de la Recherche Scientifique, Grenoble (F), Laboratoire de Spectrométrie Physique (C.Misbah) University of Bath (UK), Department of Electric and Electronic Engineering (C.N.Mitchell) University of Limerick (IR), Department of Physics (D.Corcoran, B.Fitzgerald) Polska Akademia Nauk (PL), Centrum Badan Kosmicznych (PL) (A.Wernik) Universidade de São Paulo (BR), Instituto de Física (M.J.de Oliveira, S.Salinas) Keio University (JP), Department of Physics (Y.Saito) Universidad Nacional de Córdoba (AR), Facultad de Matemática, Astronomía y Física (S.A.Cannas, E.E.Ferrero) Uppsala Universitet (S), Institutet för rymdfysik (E.Yordanova) University of Western Australia, Crowley (AUS), School of Physics (R.L.Stamps) Clarkson University, Potsdam (NY) USA, Department of Physics (D.ben-Avraham) ***** Commessa MD.P02.004 - Formazione spontanea di strutture e fenomeni di trasporto - FINE ******* ******* DG.RSTL.109.001----- INIZIO ********************** Stefano Orsini (IFSI-INAF, Roma) Andrea M. Di Lellis, (AMDL, Roma) Peter Wurz (Physikalisches Institut, University of Bern, Switzerland) Stefano Livi (JHUAPL, Laurel, MD, USA) Anna Milillo (IFSI-INAF, Roma) Alessandro Mura (IFSI-INAF, Roma) Maria Gabriella Castellano (IFN-CNR, Roma) Roberto Leoni (IFN-CNR, Roma) ******* DG.RSTL.109.001----- FINE********************** ******* DG.RSTL.109.002 - Preparazione e Caratterizzazione di Materiali Inorganici per la Catalisi Eterogenea ----- INIZIO ******* 1) Dr. G.B. Andreozzi, Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Roma ‘La Sapienza’. 2) Prof. L. Campanella, Dipartimento di Chimica, Università di Roma 'La Sapienza'. 3) Prof. P. Ciambelli, Dr. D. Sannino, Dipartimento di Ingegneria Chimica e Alimentare, Università di Salerno. 4) Dr. C. Frazzoli, Dr. A. Mantovani, Dipartimento di Sanità Alimentare e Animale, Istituto Superiore di Sanità, Roma. 5) Dr. G. Mattei, CNR, ISC – Montelibretti (Laser-Raman). 6) Prof. F. Pepe, Dr. S. Tuti, Università degli Studi di Roma Tre, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale. 7) Dr. S. Selci, CNR, ISC – Tor Vergata (AFM). 8) Prof. V. Solinas, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Cagliari. 9) Prof. R. Spinicci, Dipartimento di Energetica, Università di Firenze. 10) Prof. H. Thomas, Prof. L. Botto, Prof. C. Cabello, CONICET, La Plata – Argentina ****** DG.RSTL.109.002 - Preparazione e Caratterizzazione di Materiali Inorganici per la Catalisi Eterogenea ----- FINE ******* *************************Commessa MD.P02.007- INIZIO******************** ISM-CNR IMIP-CNR ELETTRA Sincrotrone Trieste ENEA UTS Tecnologie Fisiche Avanzate, C.R. Frascati MICE, Roma: prof. M. Valigi CIQA, Saltillo (Mexico): prof. Ivana Moggio UNIVERSITA': Politecnico di Bari: prof. Marco De Sario Firenze Chimica: prof. Andrea Caneschi, Gabriella Caminati, Maurizio Muniz-Miranda Genova Chimica Industriale: prof. Giovanna Dellepiane Padova Ingegneria: prof. Massimo Guglielmi Padova Chimica-Fisica: prof. Renato Bozio ***********************Commessa MD.P02.007- FINE************************* -----Inizio collaborazioni commessa MD.P02.006-Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di mesostrutture di materiali complessi---------------------------------------------------- Collaborazione 1: Middle East Technical University, Ankara (Turchia). Collaborazione 2: ISM-CNR (Montelibretti, Roma-Italia). Collaborazione 3:Istituto Centrale per la Patologia del Libro. ENEA-Frascati (Roma-Italia). Collaborazione 4: Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Science, Troitsk (Russia). Collaborazione 5: Prof. Kikuo Cho, Toyota Physical and Chemical Research Institute, Aichi, Nagakute, (Giappone). Collaborazione 6: Prof. Monique Combescot, Institut des NanoSciences de Paris (Francia). Collaborazione 7: Dipartimento di Chimica, Università di Roma \"La Sapienza\". Collaborazione 8: Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università di Roma \"Tor Vergata\". Collaborazione 9: E.L.Ivchenko A.F. Ioffe Physico-Technical Institute, St. Petersburg, Russia ----Fine collaborazioni commessa MD.P02.006-Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di mesostrutture di materiali complessi------------------------------------------------------------------------- --- inizio: Commessa MD.P02.017 - comportamento dinamico di sistemi complessi ------- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezioni di Napoli e Torino. Istituto Nazionale di Fisica della Materia, CRS-SMC Roma Dipartimento di Fisica, Universita' di Firenze Dipartimento di Energetica, Universita' di Firenze Dipartimento Sistemi e Informatica, Universita' di Firenze Dipartimento di Anatomia, Istologia e Medicina Legale, Universita' di Firenze ICTP Trieste Institut Nonlineaire de Nice, CNRS (Francia) Institut Mediterrani d’Estudis Avançats, IMEDEA (CSIC-UIB) (Spagna) Max-Planck-Istitut fuer Physik komplexer Systeme, Dresden (Germania) Dipartimento di Fisica, Aarhus University, Aarhus (Danimarca) Department of Theoretical Physics - Lund University - Lund (Svezia) Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics - Berlin (Germania) Laboratorio di Biofisica Statistica - EPFL - Lausanne (Svizzera) Institute of Nonlinear Science - University of California, San Diego (USA) Institut des Systemes Complexes, Paris-Ile-de-France - Paris (Francia) --- fine: Commessa MD.P02.017 - comportamento dinamico di sistemi complessi ------- *******************Commessa MD.P04.001 - inizio************************ Università di Firenze Dipatimento di Fisica (A.Cuccoli, A.Fubini, A.Rettori, G.Spina, V.Tognetti) Dipartimento di Chimica (A.Caneschi, R.Sessoli) Università di Perugia Dipartimento di Fisica (G. Carlotti) Università di Pavia Dipartimento di Fisica (F. Borsa, A. Lascialfari) Western Australia University, Crawley, School of Physics (R.L. Stamps) Argonne National Laboratory, Materials Science Division, USA (G.P. Felcher) ETH, Physics Department, Zuerich, Switzerland (D. Pescia) Northeastern University, Chemistry Department, Boston, US (W. Reiff) --- fine: Commessa MD.P04.001 ================= Commessa MD.P02.008 =============== - Ministero della Pubblica Istruzione - Ufficio Scolastico Regionale per il Lazio - Ministero dell'Interno - Servizio di Polizia Postale e delle Comunicazioni - Regione Lazio - Progetto MEGALAB - CASPUR ===================================================== (literal)
Attività di formazione
  • Attività di tutoraggio di numerosi studenti di laurea e dottorato. Formazione di giovani ricercatori tramite l'inquadramento in programmi di ricerca e progetti internazionali. (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Via dei Taurini 19 (literal)
Cap
  • 00185 (literal)
Città
  • Roma (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • RM (literal)
Telefono
  • 0649937442 (literal)
Codice CDS
  • 109 (literal)
Servizi
  • Tecnologie e sistemi innovativi per la formazione e il supporto tecnologico alle amministrazioni pubbliche e alle imprese L’oggetto di questa iniziativa riguarda lo svolgimento di attività di formazione e lo sviluppo di modelli e infrastrutture a supporto dei processi di innovazione tecnologica delle amministrazioni pubbliche e delle imprese. Le applicazioni di e-science per l’accesso a risorse informatiche distribuite tramite reti ad alte prestazioni e lo sviluppo di piattaforme per l’e-learning rappresentano una componente importante di tali processi. L'interazione frequente con strutture pubbliche e imprese, ha messo fortemente in evidenza la necessità di fornire un supporto continuo per il potenziamento delle infrastrutture tecnologiche; le competenze presenti nelle strutture scientifiche ed accademiche hanno fornito un elevato valore aggiunto che ha incoraggiato la realizzazione di progetti congiunti. Un esempio è rappresentato dalla collaborazione già avviata con l'ufficio Scolastico Regionale per il Lazio (MIUR). (literal)
Competenze
  • Formazione spontanea di strutture e fenomeni di trasporto - Analisi di stabilità non lineare di modelli di crescita - Studio di transizioni di fase classiche, quantistiche - Simulazioni di modelli (1D e 2D magnetici, di crescita epitassiale, di reticoli Josephson) - Effetti quanto-dissipativi - Esperimenti su sistemi granulari - Collezione e analisi di dati da satellite e missioni spaziali - Analisi di dati da misure di emissione acustica - Analisi di serie temporali Dinamica Molecolare 1) Modellistica e simulazione numerica: dinamica molecolare, metodi di meccanica statistica di nonequilibrio, analisi nonlineare di serie temporali e di reti complesse reali, modellizazione di biosistemi (proteine, neuroni); 2) Sistemi ottici nonlineari: laser a semiconduttore con feedback ottico e optoelettronico. 3) Microscopia di superficie AFM e SNOM. Microscopia ottica confocale e con eccitazione a due fotoni. Meccanica Statistica Metodi di meccanica statistica di equilibrio e non equilibrio: sistemi magnetici, transizioni di fase, fluttuazioni di spin. Spettroscopia Moessbauer del 57 Fe e 151Eu. Modelli per simulazione numerica. Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di mesostrutture di materiali complessi Competenze nel campo delle spettroscopie ottiche e vibrazionali (Infrarossa , Raman, Luminescenza) utili nello studio e caratterizzazione di materiali complessi, film e superfici. Competenze nella preparativa mediate tecniche elettrochimiche di strati e film di semiconduttori porosi, nella funzionalizzazione chimica e infiltrazione nella matrice porosa di specie atte a modificare utilmente le proprietà del materiale. Competenze nello studio: dei processi di ricombinazione di cariche fotoeccitate in nanocristalli semiconduttori (NC); della dipendenza della risposta ottica dalla temperatura del nanocristallo e dall'intensità della radiazione incidente (laser); della risposta ottica nonlineare. Infine, il gruppo teorico possiede: i) competenze di fisica-matematica e di informatica per lo studio e la simulazione degli effetti a \"molti corpi\" nella chimico-fisica della materia condensata; ii) competenze necessarie allo sviluppo di codici di calcolo originali e alla rielaborazione di codici commerciali per il calcolo della risposta ottica in mesostrutture a confinamento quantistico ed elettromagnetico. Materiali Funzionali e SistemiDisordinati 1) Tecniche di Spettroscopia Ottica e vibrazionale (Raman e InfraRossa). 2) Tecniche di Spettroscopia Anelastica e Dielettrica 3) Tecniche di Spettroscopia e Diffrazione Neutronica 4) Tecniche di Spettroscopia NMR 5) Tecniche di Spettroscopia Moessbauer 6) Tecniche di Alto Vuoto e Basse Temperature 7) Tecniche di Alta e Altissima Pressione 8) Tecniche di Simulazione atomico-molecolare: (Monte Carlo, Dinamica Molecolare, Path Integral Monte Carlo) 9) Simulazione e Progettazione Cocettuale di strumentazione per la diffrazione e la spettroscopia neutronica. (literal)
Email
  • segreteria@isc.cnr.it (literal)
  • mailto:segreteria@isc.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Via dei Taurini 19 - 00185 Roma (RM) (literal)
Direttore
Missione
  • L’idea fondante dell’ISC è stata quella di creare un’istituzione scientifica che potesse rappresentare un polo di eccellenza nazionale e internazionale nel campo della complessità a partire dalle sue origini nel campo della fisica e anche verso le sue applicazioni interdisciplinari. La scienza della complessità riguarda lo studio dei sistemi interagenti, dei network, e delle dinamiche collettive, e trova applicazioni in tutti i campi del sapere moderno, dalle dinamiche sociali al comportamento animale, da Internet alla distribuzione dell'energia e lo studio dei sistemi economici, dall'epidemiologia alle neuroscienze, dalla fotonica alla materia soffice e i nuovi materiali, dalle nanotecnologie alla fisica di base. (literal)
Attività di ricerca
  • Le attività dell'istituto si articolano in tutte le applicazioni della scienza dei sistemi complessi, ovverosia tutti quei sistemi che possono essere descritti in termini di oggetti interagenti. Questi possono essere semplici atomi o molecole, ma anche esseri viventi o addiritturà comunità o stati.L'Istituto ha un carattere fortemente interdisciplinare, e le applicazioni delle ricerche effettuate vanno dalla fisica dei nuovi materiali, come il grafene, alla fotonica, allo studio delle galassie, alle applicazioni della complessità alle dinamiche sociali e all'economia. CAMPI DI RICERCA Fenomeni di trasporto e diffusione Un campo di studio piuttosto ampio è quello dei fenomeni di trasporto e diffusione, che sono di per sé ubiquitari e si possono trovare in sistemi atomici così come nei problemi di dinamica delle popolazioni animali. Soprattutto, i fenomeni di diffusione possono essere alla base di processi fisicamente o biologicamente importanti, come la separazione di fase o la funzionalità di una membrana biologica. Reti Anche lo studio delle reti copre ambiti piuttosto diversi: dalle reti di neuroni per cercare di comprendere i meccanismi fondamentali di funzionamento del cervello allo studio di network di tipo ottico, passando dalle reti di oscillatori per studiare fenomeni di sincronizzazione. Dinamiche dissipative quantistiche Lo studio di dinamiche dissipative quantistiche rappresenta un campo di ricerca molto attuale: una questione importante riguarda i sistemi quantistici aperti e la loro interazione con un ambiente esterno, ad esempio un bagno termico, che è normalmente descritto in termini classici. Fisica dei materiali e applicazioni Ci sono infine questioni che riguardano la fisica dei materiali, le loro applicazioni e lo sviluppo di una strumentazione adatta. I problemi spaziano dall'immagazzinamento dell'idrogeno all'immagazzinamento dell'informazione nei materiali magnetici, ma anche allo sviluppo di nanoparticelle per terapie biomedicali. La tecnica neutronica ha un ruolo particolarmente importante, sia per lo studio delle proprietà dei materiali che per la loro diagnostica, così come le tecniche di microscopia a forza atomica, che permettono analisi semplici e flessibili di sistemi diversi ( piccole particelle, film e sistemi biologici). Altri materiali studiati sono i materiali ferroelettrici, antiferroelettrici e multiferroici, che trovano applicazioni in sistemi di immagazzinamento di energia ad alta densità, raffreddamento elettrocalorico, sensori e attuatori. Con spettroscopie anelastiche e dielettriche si mira ad individuare quelle caratteristiche che permettono di massimizzare l’efficienza e le proprietà di interesse per le applicazioni. Strumentazione avanzata per la caratterizzazione dei materiali Le tecniche di spettroscopia, mappatura e imaging vibrazionale (Raman e IR), supportate da analisi statistica multivariata, rappresentano un metodo estremamente potente per lo studio e la classificazione di campioni complessi. Questo tipo di caratterizzazione viene utilizzata ad esempio per verificare l'efficacia delle procedure di funzionalizzazione chimica, per confrontare gli effetti di vari label e marcatori, per studiare l'omogeneità dei campioni e i processi di modifica cellulare, ed effettuare studi tossicologici e di dosaggio per il bio-imaging, la diagnostica e le applicazioni terapeutiche e di drug delivery. In particolare, mediante la spettroscopia Raman è possibile raccogliere informazioni su campioni biologici senza effettuare procedure di labeling e marcatura, così da poter monitorare i fenomeni di modificazione molecolare su cellule vive in maniera non distruttiva, rivelando processi biochimici non ottenibili con altri metodi di imaging. Analogamente, è possibile applicare la tecnica per verificare in tempo reale la risposta di biosensori costituiti da substrati e dispositivi funzionalizzati chimicamente. Ricerca Interdisciplinare nei Sistemi Complessi La scienza della complessità cerca di individuare all'interno di differenti campi fenomenologici i principi primi che generano strutture fortemente correlate a partire da semplici costituenti. Alcune ipotesi come quelle di auto-organizzazione così come minimizzazione locale sono al momento utilizzate per la realizzazione di modelli specifici. Allo stesso tempo nuovi e più completi dati sperimentali vengono raccolti per una migliore comprensione di questi fenomeni. In questo ambito rientrano: fisica dei sistemi autosimili, processi di crescita, studio dell'invarianza di scala geometrica e topologica con particolare attenzione ai sistemi di reti. Fisica computazionale dei sistemi complessi. Dinamica fuori equilibrio e instabilità dei materiali. Meccanica Statistica di sistemi disordinati. Fisica computazionale di sistemi astrofisici. Dinamiche su topologie complesse. Correlazioni dinamiche nell'evoluzione di virus. Analisi statistiche di topografie planetarie. Analisi della produttività delle nazioni. Studi bibliometrici. Studio del cervello con metodi dei sistemi complessi. Reti sociali. Reti di reti. Infrastrutture critiche. Resilienza urbana. Fluidi Complessi Metodi della meccanica statistica vengono utilizzati per affrontare problemi emergenti in fluidi complessi principalmente di origine fisica e biologica. Esempi paradigmatici di questo programma sono: turbolenza nei fluidi e nei plasmi, sospensioni con particelle solide o di natura biologica, trasporto di polimeri inorganici e biologici in soluzioni di elettroliti, sistemi granulari nello stato fluido (ovvero sistemi di particelle inelastiche in movimento, più o meno intenso e regolare, grazie ad un azione di forzaggio esterno), materia attiva e comportamento collettivo distribuito dagli animali (uccelli o insetti) alla robotica. Materiali complessi e fisica quantistica Utilizzando i metodi teorici della fisica dello stato solido si studiano sistemi in cui la competizione fra diverse interazioni dà luogo a comportamenti complessi. Fra i sistemi studiati, potenzialmente applicativi, possiamo citare i materiali superconduttori sia ad alta temperatura (cuprati, fullereni, MgB2, superconduttori con piani FeAs, H3S,etc.) che a bassa temperatura (SrTiO3, NbN, NbSe2, etc.), catene e anelli di spin, sistemi quantistici aperti, dispositivi quantistici, eterostrutture di ossidi, composti a base di grafene e altri sistemi a bassa dimensionalità. Inoltre, tramite tecniche spettroscopiche e analisi termica si studiano i materiali per le batterie al litio di nuova generazione, in particolare nuovi catodi quali LiMn1.5Ni0.5O4 e LiCoPO4 e materiali utilizzati negli elettroliti polimerici quali i liquidi ionici. Si investigano inoltre gli idruri per l’accumulo e la purificazione di idrogeno e il grafene. Complessità nella materia soffice Le seguenti tematiche di materia soffice vengono affrontate dal punto di vista teorico, numerico e sperimentale: self-assembly con strategie bottom-up and up-down di materiali soffici, colloidali e biologici; arresto strutturale di tipo vetroso e di tipo gel; interazioni efficaci come depletion, elettrostatiche e direzionali; competizione fra le varie interazioni per ottenere diagrammi di fase complessi; ruolo della forma della particella: sfere, ellissoidi, dischi e cilindri; modellizzazione di particelle complesse come proteine, dendrimeri DNA e argille colloidali; uso della valenza per un controllo ottimale delle fasi auto-organizzate; ruolo della sofficità: particelle microgel la cui dimensione cambia con temperatura e pH; materia soffice attiva: sospensioni di batteri; idrodinamica dei fluidi complessi e biologici; diagnostica NMR di materiali biologici. Comportamento collettivo in sistemi naturali e artificiali Studiare il comportamento collettivo nei gruppi di animali in tre dimensioni, capire i meccanismi fondamentali di controllo distribuito, ed esportare tali meccanismi a sistemi artificiali è un’altra attività dell’istituto. Il progetto ha un’ampia parte sperimentale, dedicata alla presa di immagini digitali multivision per la ricostruzione 3D di posizioni e traiettorie individuali, sia in stormi di uccelli, che in sciami di moscerini. Tale attività richiede la messa a punto e la calibrazione dell’apparato ottico-elettronico per l’acquisizione delle immagini digitali. Inoltre, il progetto prevede una parte teorica di analisi dei dati, e di modellizzazione ispirata ai risultati sperimentali. La complessità nei sistemi granulari e in altri sistemi stazionari e fuori equilibrio Studio dei sistemi granulari nello stato fluido, ovvero in regimi diluiti e di forzaggio esterno intenso (lontani o nelle vicinanze del jamming, ma sempre \"sopra\" la transizione vetrosa). L'interesse per questi sistemi, nascendo in ambito applicativo (industria farmaceutica, ingegneria, trasporto e mescolamento delle polveri, etc.), ha una profonda valenza teorica: lo stato fluido che si ottiene è stazionario ma fuori equilibrio, per via della presenza di correnti di energia introdotte dal forzaggio esterno e dissipate nelle collisioni e nei processi di attrito. Lo studio di questi sistemi è quindi un test delle moderne teoria di meccanica statistica fuori equilibrio. L'attività di ricerca è incentrata su due linee di studio, una teorica fondata su simulazioni e analisi dell'idrodinamica e teoria cinetica dei fluidi granulari, una sperimentale che si svolge con diversi setup di fluidizzazione e sistemi ottici di tracciamento. Complessità Economica Recenti ricerche descrivono la crescita economica come un processo di evoluzione in un ecosistema dinamico di tecnologie e capacità industriali. Questi studi hanno anche dimostrato una forte relazione tra lo sviluppo della complessità delle economie degli Stati in un mercato globalizzato e la loro crescita economica complessiva. Strumenti basati sull'analisi di sistemi complessi, metodi delle scienze dei sistemi e tecniche di analisi di big data offrono a scienziati e a policy-makers rispettivamente una nuova possibilità di studiare la complessità economica, e poi programmare interventi politici con maggiore probabilità di avere un impatto positivo sulle dinamiche di crescita. Questa attività dell’istituto si propone di applicare questo tipo di strumenti allo studio dei meccanismi alla base della competitività industriale, della fragilità economica dei paesi, dell'evoluzione delle tecnologie, della dinamica d’innovazione, della rete di prodotti, della capacità di adattamento delle imprese e dell'ecologia dell’E-commerce. Beni culturali Questa attività è dedicata allo studio delle proprietà fisiche dei materiali dei beni culturali. I beni culturali rientrano in molti casi nell'insieme dei Sistemi Complessi in quanto costituiti da molteplici componenti in interazione fra loro e con l'ambiente esterno e strutturati in modo disomogeneo su diverse lunghezze di scala. In particolare si sviluppano nuove metodologie di indagine in grado di fornire informazioni sui materiali costitutivi di un opera, sul loro stato di conservazione e sui meccanismi di degradazione in gioco. Gli approcci che vengono utilizzati utilizzano metodologie di indagine non distruttive in grado di fornire informazioni quantitative mediante specifici approcci sperimentali supportati da modelli teorici sviluppati nell'ambito dei sistemi disordinati. Fotonica dei sistemi complessi Questa attivtà si occupa della descrizione teorica, dell'analisi numerica e di osservazioni sperimentali di alcuni fenomeni caratteristici dell'ottica nonlineare nei sistemi disordinati, in cui il disordine ha dimensioni spaziali confrontabili con la lunghezza d'onda della luce. Nello specifico ci si occupa della propagazione delle onde shock in sistemi liquidi e fluidi colloidali, di random laser in diversi materiali che vanno dalla carta a solidi amorfi organici ed inorganici, di intrappolamento della luce in fibre disordinate e di optomeccanica di membrane di gel. Un ampia descrizione di queste ricerche è visibile sul sito www.isc.cnr.it e sui siti delle unità dell'istituto. (literal)
Unità organizzativa di supporto

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