Descrizione del modulo "Teoria e simulazione di materiali nanostrutturati (MD.P06.012.003)"

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  • Descrizione del modulo "Teoria e simulazione di materiali nanostrutturati (MD.P06.012.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Comprensione dei meccanismi di aggregazione alla nanoscala. Comprensione del ruolo delle correlazioni elettroniche. Comprensione dei meccanismi di interazione tra materiali ibridi. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Punti quantici singoli e interagenti. Nanoparticelle metalliche e ibride. Nano-bio-materiali (DNA, proteine e loro interazione con superfici). Informazione quantistica con nanomagneti molecolari. Grafene. Materiali per il fotovoltaico, produzione e immagazzinamento di energia. Nanofili di semiconduttori. Nanotubi di carbonio. Superfici magnetiche. Molecole su superfici. Eccitoni indiretti. Descrizione della correlazione elettronica in sistemi materiali confinati. Sviluppo di metodi computazionali multi-scala. (literal)
Competenze
  • Struttura elettronica della materia. Fisica dello stato solido. Fisica teorica. Chimica. Struttura di biomolecole. Teoria quantistica dei solidi. Meccanica statistica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Applicazioni a lungo termine in varie tecnologie (elettronica, fotovoltaico, biologia, medicina, salute, energia, ...). (literal)
Tecnologie
  • DFT software: quantum-espresso (www.quantum-espresso.org), Gaussian (http://www.gaussian.com), NWChem (http://www.nwchem-sw.org), Molpro (www.molpro.net), GAMESS (http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/). GW+Bethe Salpeter software: yambo (http://www.yambo-code.org/),SaX (http://www.sax-project.org/). TDDFT software: octopus (www.tddft.org). Molecular dynamics software: NAMD, Amber, GROMACS, LAMMPS. Configuration-interaction: DonRodrigo. (literal)
Obiettivi
  • Consolidamento e sviluppo delle attivita' in corso e integrazione graduale dei principali codici prodotti in una 'S3 library' da rendere disponibile 'open-source'; ambiente comune per il 'code design'. Alcune applicazioni di punta tra cui: struttura, ottica e trasporto correlato di dot, fili, nanotubi, molecole, superfici funzionalizzate e nanostrutture di silicio per nano- e opto-elettronica e per applicazioni fotovoltaiche; dinamica di (bio)molecole in interazione con superfici. Studio fondamentale di sistemi a pochi fermioni/eccitoni interagenti. Formazione di giovani ricercatori con curriculum interdisciplinare. Guida ed interpretazione di esperimenti di punta tramite collaborazioni in sede e esterne. Competenze di punta: 'high performance scientific computing', chimica e fisica computazionale; largo spettro di codici e metodi stato dell'arte da quelli quantistici ab-initio ai modelli classici, anche sviluppati in-house (WanT, Electronic_Excitation_Code, DonRodrigo, ecc.). (literal)
Stato dell'arte
  • Il lavoro previsto si inserisce nello sforzo a livello internazionale per integrare la produzione/caratterizzazione di nano-materiali/dispositivi/sistemi e l'osservazione di nuovi fenomeni con una comprensione dei meccanismi di assemblamento, del rapporto struttura/proprieta'/funzione e degli effetti delle interazioni. Questo richiede sviluppo di metodi computazionali e simulazioni multiscala che integrino approcci ab-initio e modelli diversi. Questi temi sono esplicitamente citati come urgenti e centrali nei programmi UE e US (NNI-NSF). (literal)
Tecniche di indagine
  • Density functional theory electronic structure calculations. Time dependent density functional theory. GW+Bethe-Salpeter. Many-body electronic structure calculations. Configuration-interaction calculations. Moleculare dynamics simulations and development of classical force-fields. (literal)
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