Chimica computazionale
La tecnologia moderna si basa su un gran numero di “nuovi materiali” che gia’ ora e ancor più nel prossimo futuro, contraddistingueranno la nostra società. L’enorme variabilità chimica ha portato a una moltiplicazione di studi fisico-chimici per identificare, caratterizzare e produrre nuovi materiali, ma questi studi riescono ancora a esplorare solo una minima parte delle possibili combinazioni. Oltre ai tradizionali studi chimici e fisici sperimentali, la chimica quantistica computazionale può, al giorno d’oggi, fornire metodi accurati che simulano il comportamento della materia a livello atomico mediante modelli matematici ed algoritmi che utilizzano computer di grande potenza. Con gli ultimi progressi della chimica computazionale possiamo “progettare” nuovi materiali e predire le loro proprietà, possiamo simulare il loro comportamento in situazioni non facilmente riproducibili in laboratorio, ma, soprattutto, possiamo sviluppare diverse linee di ricerca in un modo più efficiente.
Il nostro gruppo di ricerca ha un forte background in chimica teorica e fisica ed è stato attivo in diversi campi della chimica quantistica e della meccanica/dinamica molecolare classica per lo sviluppo di metodi teorici e algoritmi computazionali. L’esperienza applicativa copre molti strumenti di chimica computazionale e fisica: DFT, post-HF, ibrido QM/MM, approcci con onde piane per solidi, modelli di solvatazione implicita ed esplicita, dinamica molecolare classica e quantistica, metodi Monte Carlo e, più recentemente, parametrizzazione di campi di forza reattivi basati su calcoli quantistici. L’attività di ricerca si avvale di un centro di calcolo domestico e dedicato, con un cluster di 13 server multicore.
La nostra attività si concentra principalmente sulla modellazione molecolare per la ricerca di base e le applicazioni nella chimica dei materiali:
- approcci teorico-computazionali alla modellazione di proprietà, spettroscopie visibili, UV e a raggi X applicate a molecole, aggregati e materiali;
- sviluppo e implementazione di modelli e metodi (multiscala) per lo studio di nanostrutture, nano sistemi e aggregati supramolecolari;
- studio delle proprietà strutturali e spettroscopiche di biomolecole (amminoacidi, peptidi, frammenti di DNA) in ambienti complessi come soluzioni acquose, superfici di metallo e ossido di metallo.