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Stato Avanzamento Attività commessa
Nanoingegneria chimica computazionale e strutturale (NICCS)


  anni:  2006   2007   2008   2009   2010   2011   2012   2013   2014 

Stato di Avanzamento attività anno 2014

Previsione attività per l'anno 2014
Risultati conseguiti:
MODULO 1: XRD da cristallo singolo Caratterizzazione strutturale e spettroscopica di derivati perfluoroalchilati ottenuti attraverso funzionalizzazione selettiva radicalica di 1,4-naftochinoni. Caratterizzazione strutturale e topologica di nuovi polimorfi conformazionali di sostanze organiche di potenziale interesse farmacologico. Le interazioni intermolecolari presenti in questi sistemi e il meccanismo di auto-riconoscimento sono stati approfonditamente indagati. Caratterizzazione strutturale (XRD, T= 100 K) e topologica (calcoli DFT periodici) di un racemo organico polare (gruppo spaziale Pca21). Proprietà elettroniche e strutturali di fotocatalizzatori nanostrutturati basati su TiO2 drogato sia con non-metalli che con metalli di transizione. Nuove procedure per la sintesi stereoselettiva di beta-amminoacidi che contengano in posizione 2,3 un'unità diarilica. Progettazione, preparazione e caratterizzazione strutturale e conformazionale di composti peptidomimetici, capaci di perturbare selettivamente l'interazione proteina-proteina MODULO 2 : (a) Studi computazionali su sistemi halogen-bonded: si è investigata l'interazione tra alogeno e sistema pi greco, interazione che riveste un ruolo fondamentale nell'ambito dei sistemi biomacromolecolari. Si sono studiate inoltre le proprietà di sistemi push-pull PPV-like aggregati tramite interazioni pi greco-pi greco. (b) XRD: Si sono ottenuti risultati preliminari di densità elettronica di un sistema halogen-bonded auto-assemblato, basato sull'interazione I...N, dove lo iodio è legato a un frammento alchilico perfluorurato, a differenza delle precedenti investigazioni dove lo iodio era legato ad un anello aromatico. (c) Attività di sintesi: sintetizzate componenti fluorurate utili per preparare sistemi organizzati a livello molecolare, nanometrico e micrometrico, compresi tensioattivi perfluorurati e sistemi semifluorurati a blocchi. In particolare : (i) composti fosfazenici; (ii) composti triblock del tipo F-alchile/H-alchile/F-alchile per sistemi amfifilici (fluorofilico e lipofilico); (iii) tensioattivi ionici per trattamenti superficiali di vari substrati a partire da derivati epossidici fluorurati; (iv) composti diesterei per trattamenti superficiali del tipo RF-CH2-OCOCH2COOCH2-RF; (v) composti di Pt(II) contenenti gruppi alchinilpiridini in grado di dare HaB per formare polimeri organometallici supramolecolari MODULO III Batterie al Li: lavoro (Advances in Science and Technology) sulla comprensione tramite DFT e analisi di distribuzione di carica elettronica e di spin dei potenziali redox in una serie di promettenti materiali organici Materiali per H-storage: lavoro (Computational and Theoretical Chemistry) sulla densità elettronica e le componenti energetiche fondamentali legate alla riorentazione dei gruppi BH4- Elettroliti solidi per celle a combustibile: studio cristallografico dei sistemi Ce1-xLnxO2-x/2 (Ln=Y, Ln, Nd, Sm, Gd, Tb, Yb) tramite Pair Distribution Function Charge Ordering (CO) in GdBaCo2O5: è stato condotto uno studio sulla transizione CO combinando PD su cristallo singolo con luce di sincrotrone e esperimenti EPR in funzione della T. Cemento: sono stati racccolti i chemical shift individuali per simulare spettri realistici NMR MAS, 1D e 2D. Solidi ad alta pressione (AP): continuato lo studio su HeNa2 ad alta P Descrittori: a) Funzione sorgente (FS) per densità di spin: applicazione a complesi binucleari con ponte azidico b) Descrittore per le interazioni non-covalenti, basato su RDG: pubblicato lavoro che lega energetica del'interazione e integrazione di densità di energia nei bacini definiti da isosuperfici RDG c) Pubblicato un lavoro, "Six questions on Topology in Theoretical Chemistry", (Comput. And Theor. Chemistry) insieme ad altri 23 esperti internazionali, sui fondamenti, scopi e limiti della Quantum Topology Forze intermolecolari deboli: completata la determinazione dei primi nove stati elettronici eccitati di M+-He, che hanno permesso di simulare la formazione di ecciplessi (articolo pubblicato su J Phys Chem A) e la dinamica di post eccitazione in nanodroplets di He (articolo pubblicato su J Chem Phys). NanoGrafeni (NG) e Grafeni (GF): Difetti su NG: è stato ottenuto il diagramma di fase della vacanza di C in grafene in funzione della temperatura e della pressione parziale di idrogeno. Dinamica di reazione di formazione di H2 su grafene: è stato studiato l'effetto isotopico nella ricombinazione ed è stata determinata la densità spettrale dell'accoppiamento fononico. Trasporto diffusivo in grafene difettuale: si sono studiate le proprietà di trasporto elettronico in regime diffusivo (conducibilità semiclassica) attraverso un metodo first principles balistico. Tra i difetti considerati vi sono atomi di H e F adsorbiti e vacanze di atomi di carbonio.
Risorse strumentali:
Per calcoli quantomeccanici ab initio e per l'analisi di densità elettroniche teoriche e sperimentali si utilizzano: (1) CLUSTER PC 24 NODI BIPROCESSORE INTEL XEON 3,0 GHZ (2) CLUSTER PC 8 NODI BIPROCESSORE AMD OPTERON 278 2,2 GHZ (3) CLUSTER PC 8 NODI BIPROCESSORE INTEL PIII 1 GHZ (4) CLUSTER PC 16 NODI BIPROCESSORE INTEL PIII 1 GHZ (5) PC BIPROCESSORE DUAL CORE AMD OPTERON 265 1,8 GHZ (acquistato con fondi PQ5 Nanothermel per modelling di materiali PCM) (6) CLUSTER di 6 nodi di calcolo ciascuno dotato di 16 core twin Intel Xeon (progetto finanziato da Fondazione Banca del Monte di Lombardia). (7) 2x PC INTEL XEON 8 CPU CORES, 128 Gb RAM (8) CLUSTER 4 NODI BIPROCESSORE INTEL E5-2650v2 (TOTALE 64 CORES) Per accurate misure di diffrazione di raggi X da cristallo singolo si utilizzano: (1) DIFFRATTOMETRO A QUATTRO CERCHI SIEMENS P4 (detector convenzionale e sistema criogenico fino a 20 K) (2) DIFFRATTOMETRO RAGGI X CRISTALLO SINGOLO BRUKER APEX (CCD area detector e sistema criogenico fino a 90-100 K)
Punti critici:
MODULI 1 e 2: I principali punti critici riguardano la gestione e manutenzione della strumentazione utilizzata nel modulo sia per l'attività computazionale che per quella sperimentale. A livello sperimentale occorre considerare che il criostato OXFORD CRYOSYSTEM, attualmente in uso, ha manifestato in passato problemi di stabilità, ed essendo ormai fuori produzione da alcuni anni dovrà essere presumibilmente sostituito. Inoltre il consumo di azoto liquido, circa 4000-5000 litri di azoto liquido/anno, rappresenta la voce più costosa della gestione del laboratorio raggi X. Si tratterà quindi di valutare in futuro se sostituire l'attuale criostato. Per quanto riguarda gli studi modellistici, il principale punto critico è rappresentato dalla necessità di trattare sistemi altamente complessi, sia a livello monomerico che in fase aggregata, utilizzando approcci rigorosi che permettano di ottenere risultati attendibili a livello quantitativo sulle proprietà geometriche, energetiche ed ottiche dei sistemi esaminati. Ciò richiede il continuo aggiornamento delle risorse di high-performance computing. Tale difficoltà è stata recentemente in parte superata grazie all'acquisto di un cluster di 96 processori Intel Xeon (progetto finanziato da Fondazione Banca del Monte di Lombardia). Verranno reiterate inoltre le richieste di tempo di calcolo presso i consorzi italiani di supercalcolo Cilea, Caspur e Cineca, recentemente accorpati in un unico consorzio a seguito dei provvedimenti di razionalizzazione della spesa pubblica. MODULO 3 Nanoparticelle di oro: I punti critici dell'attività svolta nel 2011 sono stati: l'individuazione dei criteri con cui definire le energie CASSCF(4,4)-MCQDPT/cc-pVDZ di Au2 che sono andate a convergenza su soluzioni non corrette e la strategia per ottenere le energie corrette.
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell'anno corrente:
Modulo 3 Blue OLED: finanziamento di 100,000 USD da parte di Samsung
 
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