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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 2013

Previsione attività per l'anno 2013
Risultati conseguiti:
MODULO 1: XRD da cristallo singolo 1.È stata studiata, per via sperimentale e teorica, la distribuzione della densità di carica della diidroartemisinina, un importante farmaco antimalarico non-chinolinico, tramite diffrazione di raggi X su cristallo singolo a T = 100 K 2. Abbiamo prodotto un programma, in grado di calcolare isosuperfici di gradiente di densità ridotta e di mappare su queste ultime alcuni descrittori topologici. Quest'ultimo si configura come un utile strumento per l'indagine delle interazioni non-covalenti nello spazio reale 3. Dalla struttura a raggi X del composto derivato 2-diclorometil- della vitamina K3, si è evidenziata la presenza di interazioni intermolecolari di tipo C-H...O, Cl....Cl e pi-Pi che rendono la conformazione molecolare della sostanza e il suo impaccamento cristallino significativamente diversi da quelli del composto "madre" vitamina K3 4.Si è applicata la Teoria Quantistica degli Atomi nelle Molecole sulle distribuzioni di densità elettronica ricavate dall'uso combinato di dati sperimentali e teorici delle due fasi collegate da transizione strutturale per il composto 2,6-dicloro-p-benzochinone. In questo modo si è potuto interpretare dettagliatamente l'interplay tra le diverse classi di interazioni intermolecolari non-covalenti presenti nel composto 5.Tramite diffrazione di raggi X su polveri e spettroscopia XPS con luce di sincrotrone, è stata studiata l'interrelazione tra gradi di libertà strutturali ed elettronici di TiO2: Nb,N nanostrutturato, un materiale che presenta promettenti proprietà fotocatalitiche. In particolare, si è studiato lo stato chimico del drogante nell'intorno della superficie e la corrispondente struttura cristallina 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 (RSC Advances) sugli aspetti strutturali legati all'inserimento reversibile di Li nel cristallo del tetrametossi-para-benzochinone Materiali per H-storage: lavoro (JPC C)sulla comprensione del disordine strutturale nelle fasi ad alta T dei tetraboroidruri dei metalli alcalini Elettroliti solidi per celle a combustibile, nanocompositi magnetoplasmonici, materiali magneto-(resistivi ed elettrici):studio cristallografico dei sistemi Ce1-xLnxO2-x/2 (Ln=Y,Ln,Nd,Sm,Gd,Tb,Yb),GdBaCo2O5+d ed EuTiO3, Fe3O4@Au Charge Ordering (CO)in GdBaCo2O5: Lavoro (PRB) sulla transizione CO combinando PD su cristallo singolo con luce di sincrotrone e esperimenti EPR in funzione della T Cemento: NMR chemical shifts del modello Ayuela-Delado del calcio-silicato-idrato Muon-spin-rotation: geometria ed energia dei siti di impianto preferenziali del muone in LiF, NaF, BaF2, CaF2 e CoF2 Solidi ad alta pressione(AP):iniziato uno studio su Na2He Descrittori: a)Funzione sorgente (FS): presentati i primi risultati sull'applicazione della FS a densità elettroniche spin polarizzate b)Descrittore per interazioni non-covalenti,basato su RDG: pubblicato il codice NCI-milano c)lavoro (Inorg Chem) di densità elettronica sperimentale e teorica su un polimero di coordinazione Zn/formiato d)Capitolo (Comprehensive Inorg. Chem. II) su Electron Density Analysis e)Lavoro (Phys. Scripta) su Challenging chemical concepts through charge density of molecules and crystals Forze intermolecolari deboli: Completato lo studio dell'energetica, delle proprietà dinamiche e spettroscopiche di complessi M-He (M=Cu,Ag,Au) NanoGraFeni: razionalizzato l'ordinamento di spin nell'intorno di una vacanza di C nel grafene; interpretate le possibili risposte paramagnetiche osservate sperimentalmente; studiate le proprietà di trasporto in catene di carbonio contattate con elettrodi realistici di Ag; razionalizzato il ruolo dell'ancoraggio
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 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 Materiali TermoElettrici (MTE): 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) 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 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 era stato inizialmente modulato come segue: 2010: 13.890 DKK 2011: 180.570 DKK 2012: 333.360 DKK 2013: 319.470 DKK 2014: 152.790 DKK E' stato rimodulato opportunamente per tener conto che la seconda borsa di dottorato prevista è iniziata a partire da novembre 2012 anziché novembre 2011.
 
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