Home |  English version |  Mappa |  Commenti |  Sondaggio |  Staff |  Contattaci Cerca nel sito  
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 2010

Previsione attività per l'anno 2010
Risultati conseguiti:
MODULO 2 : (a) Studi computazionali su sistemi push-pull per l'ottica non lineare: si sono investigati dei derivati del trans-stilbene aventi, nelle posizioni para degli anelli aromatici terminali, gruppi in grado di agire come accettori (dimetilammina) e donatori (I), di legami ad alogeno. E' stata considerata la serie di composti aventi uno, due e tre doppi legami come pi-spacers tra i due anelli terminali, e il derivato avente il gruppo E,E-1,4-bis(ethenyl)-phenylene tra i due anelli. Si sono calcolati gli spettri elettronici e la risposta NLO di questi sistemi, per confrontare l'effetto dell'estensione della catena polienica, che incrementa l'iperpolarizzabilità del sistema, con quello dovuto alla presenza di un anello aromatico lungo la catena polienica. (b) Diffrattometria a raggi X: sono state studiate strutture costituite da uno, due o tre differenti moduli molecolari opportunamente selezionati per dar luogo a forti legami ad alogeno (di particolare interesse le strutture costituite da alogenuri organici e iodoperfluorocarburi in cui l'alogenuro agisce da accettore di legame ad alogeno). (c) Attività di sintesi: sono state sintetizzate componenti fluorurate utili per la preparazione di 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 preparare sistemi amfifilici (fluorofilico e lipofilico) caratterizzati da un forte momento dipolare (iii) nuovi tensioattivi ionici per trattamenti superficiali di vari substrati a partire da derivati epossidici fluorurati; (iv) nuovi composti diesterei per trattamenti superficiali del tipo RF-CH2-OCOCH2COOCH2-RF; (v) composti di platino (II) contenenti gruppi alchinilpiridini in grado di dare legami ad alogeno per formare polimeri organometallici supramolecolari MODULO III Struttura geometrica/elettronica, legame chimico e proprietà in sistemi solidi ad alta pressione (AP): con A. Oganov si è scritta una review sui metodi evolutivi di predizione della struttura cristallina e sulla loro capacità di scoprire nuove fasi di elementi o composti con proprietà esotiche. Modelling degli effetti di intorno cristallino sulla densità elettronica (DE): con M. Kaupp e J. Sauer si è analizzata la capacità dell'approccio PEECM (Periodic Electrostatic Embedded Cluster Model) di modellare gli effetti sulla DE dell'intorno cristallino in un cristallo polare organometallico (CH3Li), utilizzando descrizioni di complessità crescente per la parte trattata a livello quantomeccanico (QM). Con B. Engels si è indagato, tramite gli effetti sulla DE e su descrittori legati alla reattività, se l'intorno di un inibitore nel cristallo del puro inibitore è rappresentativo dell'intorno nel complesso enzima-inibitore (studio condotto su E64c e su AMCHA) Descrittori: a) Funzione sorgente (FS): si è redatta una review sulla FS, dimostrando che la FS è in grado di rivelare gli effetti di coniugazione elettronica prescindendo da un modello orbitale. Tramite la FS si è intrapreso uno studio sulle dimensioni minime necessarie per i sistemi da trattare a livello QM in approcci QM-MM. b) Domain Averaged Fermi Hole, DAFH: con R. Ponec si è studiato il ruolo degli effetti relativistici (approccio scalare DHK2) nella descrizione DAFH del legame metallo-metallo (M-M) nel sistema Re2Cl82- (prototipo di legame M-M formalmente quadruplo) Forze intermolecolari deboli: si è continuato lo studio valence bond sulle interazioni fra metalli da conio (Cu, Ag, Au) ed He, avviando lo studio degli stati eccitati M*-He. Nanoparticelle di oro: si è determinata l'energia di un insieme di tetrameri d'oro che campionano una vasta porzione dello spazio delle configurazioni geometriche di Au4 per calcolarne un'accurata PES (fino a quattro corpi), necessaria per la determinazione delle costanti di velocità di crescita di nanoparticelle di Au (energie delle varie configurazioni valutate con metodo CASSCF(4,4)-MCQDPT/cc-pVDZ, correlando, a livello PT, i 76 elettroni di valenza). NanoGraFeni (NGF): con il metodo DFT periodico (DFTP) slab-supercella si è studiato l'adsorbimento multiplo di atomi di H su superficie di grafene (GF), mettendo in luce l'influenza delle proprietà elettroniche del substrato sul processo di adsorbimento. Si è anche dimostrato -utilizzando la teoria della simmetria unitamente a calcoli tight-binding e DFTP- come l'adsorbimento multiplo di H a formare determinate nanostrutture apra un gap tecnologicamente rilevante nella struttura elettronica del substrato. Con il metodo MR-MP2 si è studiata l'energetica di adsorbimento di H su NGF e l'energetica della reazione di formazione di H2 sui substrati GF e NGF, nonchè l'influenza del substrato sulla velocità della reazione.
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) Per accurate misure di diffrazione di raggi X da cristallo singolo si utilizzano: (1) DIFFRATTOMETRO A QUATTRO CERCHI SYNTEX P1 (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 70 K)
Punti critici:
MODULO 1 : al fine di verificare gli algoritmi programmati in PAMoC, sara' necessario effettuare calcoli ab initio di sistemi sia isolati che periodici con metodi DFT e TD-DFT (quest'ultimo limitatamente al calcolo dei coefficienti di dispersione). Lo studio offrira' la possibilita' di verificare l'auspicata sinergia di tecniche e risultati sperimentali e teorici nella determinazione di grandezze di elevato interesse applicativo, quali le energie di interazione molecolare, che determinano fenomeni di interesse biologico e farmacologico (interazione farmaco-recettore, progettazione di farmaci) e tecnologico (previsione della struttura dei cristalli, progettazione di macchine molecolari). Infine dovranno essere intraprese le azioni necessarie (quali operazioni di "restyling" e creazione di una interfaccia grafica) per rendere il codice PAMoC adatto ad una utenza di varia estrazione scientifica e con interessi volti più specificamente ad applicazioni pratiche e di routine, in modo tale da soddisfare le numerose richieste di utilizzo provenienti da diversi laboratori internazionali. MODULO 2 I principali punti critici riguardano innanzitutto la gestione e manutenzione della strumentazione utilizzata nel modulo. In particolare il problema attualmente più acuto è quello relativo alla raccolta di dati di diffrazione di raggi X a bassa temperatura, indispensabile per quasi tutti i lavori di determinazione strutturale condotti. Infatti, il criostato OXFORD CRYOSYSTEM, attualmente in uso, ha già manifestato problemi di stabilità, ed essendo ormai fuori produzione da alcuni anni dovrà essere presumibilmente sostituito. Fra l'altro il consumo di azoto liquido in questo strumento rappresenta la voce più costosa della gestione del laboratorio raggi X (negli ultimi anni il consumo è stato di circa 4000-5000 litri di azoto liquido/anno). Attualmente la OXFORD CRYOSYSTEM sta immettendo sul mercato un nuovo sistema che, a parità di prestazioni, consuma circa il 60 % di azoto liquido rispetto ai sistemi tradizionali. Inoltre la stessa ditta produrrà un sistema che consuma ancor meno (con utilizzo aria compressa) ma con temperature di esercizio che non potranno scendere sotto i 190-200 K. Si tratterà quindi di valutare se sostituire e con quale sistema l'attuale criostato. Altro punto critico è rappresentato dalla carenza di personale. In particolare il gruppo di sintesi operante presso la sede di Padova richiede che venga almeno garantita nel prossimo futuro, che prevede il pensionamento dell'unica persona in ruolo tecnico che svolge attività indispensabile per il gruppo di ricerca, la sua sostituzione. Il gruppo di modellistica molecolare richiede l'assegnazione di 2 posti di assegno di ricerca. Realisticamente i risultati attesi non possono prescindere dalla almeno parziale risoluzione dei problemi citati sopra (mancanza di personale e di fondi). Pur tuttavia le collaborazioni avviate e il fatto che l'attività viene svolta all'interno di Dipartimenti universitari consente di proseguire, anche se in economia, l'attività. MODULO 3 Materiali TermoElettrici (TE): Discrepanze tra descrizioni ab-initio periodiche che utilizzano metodi PW e metodi a base locale. Confronto necessario con densità sperimentali da dati di diffrazione a raggi X (anch'esse presentano ambiguità essendo grandezze derivate attraverso modelli di raffinamento di fattori di struttura di raggi X) Descrittori, Funzione Sorgente : il confronto con descrittori basati sulla matrice densità di coppia, nella descrizione degli effetti di coniugazione, potrà rivelarsi di difficile applicazione. Nanoparticelle di oro : Il punto critico dell'attività da svolgere nel 2011 è sicuramente l'individuazione dei criteri con cui definire le soluzioni CASSCF(4,4) di Au4 che sono andate a convergenza su soluzioni non corrette. Si progetta di utilizzare criteri che sfruttano l'effetto delle basi aggiuntive e la quasi-additività dell'effetto delle funzioni ghost. Studio degli effetti di stati di superficie sulle proprietà di adsorbati: un eventuale punto critico dell'attività è costituito dall'accuratezza che sarà possibile ottenere nella descrizione degli spettri di adsorbati. Infatti, la risoluzione in energia dell'approccio teorico potrebbe rivelarsi non sufficiente alla descrizione di stati quasi-discreti (50 meV). Un secondo punto critico potrebbe essere rappresentato dalla difficoltà di reperire fondi per finanziare trasferte del personale coinvolto nella ricerca presso laboratori internazionali.
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell'anno corrente:
Modulo 3 Il finanziamento di 1.000.000 DKK (corone danesi) da parte della Danish National Research Foundation, in merito al Center for Material Crystallography (CMC), previsto, con rata di 200000 DKK per anno, per gli anni 2010-2014 è stato rimodulato come segue: 2010: 13.890 DKK 2011: 180.570 DKK 2012: 333.360 DKK 2013: 319.470 DKK 2014: 152.790 DKK Tale rimodulazione si è resa necessaria per far fronte in modo più idoneo alle esigenze economiche legate al pagamento di una borsa di dottorato di ricerca per gli anni 2011-2013 e di un'analoga borsa per gli anni 2012-2014.
 
Torna indietro Richiedi modifiche Invia per email Stampa
Home Il CNR  |  I servizi News |   Eventi | Istituti |  Focus