Descrizione del modulo "Strategie innovative ed integrate per il modelling computazionale di sistemi complessi (PM.P07.014.001)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Strategie innovative ed integrate per il modelling computazionale di sistemi complessi (PM.P07.014.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Lo studio e la messa a punto di metodi teorici e tecniche di calcolo di parametri e grandezze molecolari in vari contesti, al di là del possibile sfruttamento industriale e/o commerciale, è parte della crescita culturale di un popolo e rappresenta la base dello sviluppo di una società equa e moderna. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Nell'ambito del presente Modulo ci si occupera' principalmente della modellizzazione di sistemi e processi di interesse nei campi di utilizzo di sistemi molecolari come dispositivi. Le nuove frontiere della miniaturizzazione di funzionalita' e macchine, come l'elettronica molecolare e la spintronica, si basano sull'uso di molecole singole ad elevata complessita', anche di origine biologica. Per queste specie e' basilare poter determinare con accuratezza i parametri molecolari di interesse, in modo da poter valutare il ruolo dei vari frammenti e/o sostituenti ed ottimizzarne la scelta in funzione delle proprieta' desiderate. A questo scopo si rende quindi necessaria la messa a punto di metodi di calcolo innovativi che garantiscano una elevata accuratezza e, allo scopo di renderne possibile l'applicazione a sistemi complessi e di grandi dimensioni, cercando anche di contenere il bisogno di risorse computazionali. (literal)
Competenze
  • Metodi di meccanica molecolare, quantistica e misti (QM/MM). Funzioni localizzate (PBC e NPBC). Proprietà ottiche, elettriche e magnetiche di sistemi periodici ed isolati. Modelli del continuo per lo studio degli effetti del solvente. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Il lavoro di modelling risulta molto utile per la determinazione di parametri e quantità molecolari che richiederebbero altrimenti un costoso e lungo lavoro sperimentale. La possibilita' di poter sfruttare un pre-screening modellistico-computazionale di sistemi molecolari e processi, rappresenta per l'industria una possibilità di risparmio non trascurabile rispetto al solo lavoro di sperimentazione in laboratorio. In campi come l'elettronica, la biomedicina, lo studio di nuovi materiali funzionali e le problematiche relative all'ambiente un approccio modellistisco diventa quindi strategico e competitivo. Oltre a poter selezionare specie o set-up molecolari il modelling predittivo può essere validamente utilizzato per determinare l'effetto di modifiche strutturali e geometriche in sistemi con proprietà note, anche quando queste modifiche si riferiscono all'intorno (solvente) o all'attacco a substrati di diversa natura. (literal)
Tecnologie
  • Calcoli di struttura elettronica e proprietà molecolari. Proprietà dipendenti dal tempo e dall'interazione con la radiazione. (literal)
Obiettivi
  • L'utilizzo delle competenze e delle risorse disponibili nella messa a punto delle tecniche di calcolo e negli approcci teorici alle varie problematiche, finalizzate e di base, permetterà sostanziali avanzamenti nei vari campi di applicazione. Ci attendiamo risultati di rilievo nel campo dello studio di dispositivi a molecola singola e nella sensoristica per la biomedicina (per esempio nel sensing del DNA), avanzamenti significativi sul possibile uso di specie molecolari nel campo dell'elettronica e nello studio di materiali con particolari funzionalità e/o applicazione. Collateralmente ci aspettiamo la messa a punto di metodi di calcolo e di software dedicato allo studio di aspetti particolari dei vari processi. (literal)
Stato dell'arte
  • Cosi' come per tutte le attivita' di modelling nel campo della chimica-fisica, le attuali disponibilita' di risorse di calcolo ad alte prestazioni ad un costo relativamente contenuto rende possibile e vantaggioso l'approccio teorico-computazionale. Con i metodi di calcolo e le macchine attualmente disponibili e' gia' oggi possibile studiare specie molecolari utilizzabili come diodi o interruttori in modo da verificarne la funzionalita'. Si possono determinare con estrema accuratezza termini di accoppiamento intra-molecolari che sono alla base del comportamento magnetico di molecole organiche ed inorganiche, cosi' come e' possibile uno studio accurato degli stati eccitati molecolari. Il potenziamento e l'aggiornamento dei codici di calcolo per l'utilizzo con le moderne architetture, nonche' lo sviluppo di nuovi metodi e modelli, rappresenta quindi il naturale sviluppo dell'attivita' teorico-computazionale del Modulo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Calcoli ab-initio, simulazioni con metodi di dinamica molecolare. Modelli di materiali e dispositivi funzionali. In funzione della dimensione e complessità dei sistemi e processi di interesse, saranno utilizzati metodi teorici che, con diverso grado di approssimazione permettono il calcolo dei parametri significativi. Saranno utilizzati programmi di calcolo standard, ma anche codici sviluppati autonomamente. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it