Monica De Simone

Attività svolta: Gestione dei fondi derivanti dalla assegnazione ordinaria e delle eventuali assegnazioni straordinarie o da progetto relativi alla attività del modulo. Redazione del rapporto di attività del modulo.

Finalità del progetto: L'unità di ricerca di Trieste (UniTS-RU) riunisce ricercatori sia teorici che sperimentali che si occupano della caratterizzazione di sistemi a base molecolare attraverso tecniche spettroscopiche per gli stati elettronici eccitati nelle regioni sia a bassa che ad alta energia dello spettro. Questo tipo di studi rappresenta indubbiamente una delle aree di maggiore interazione tra teoria ed esperimenti. A tal fine si è sviluppata nel tempo una collaborazione tra i chimici teorici di UniTS-RU e i ricercatori della beamline GAS-PHASE PHotoemission (GAPH-BL) del laboratorio di luce di sincrotrone Elettra di Trieste. L'obiettivo del progetto di ricerca di UniTS-RU è la modellizzazione e comprensione di materiali molecolari attraverso un rigoroso approccio quantistico che sfrutterà la sinergia tra attività teorica e sperimentale per lo studio di processi di fortoassorbimento e fotoionizzazione in sistemi di varia dimensionalità. Attività teorica : sarà centrata sullo studio di stati elettronici eccitati con metodi computazionali sviluppati nell'ambito della Teoria del Funzionale Densità (DFT) e della sua estensione all'approccio dipendente dal tempo (TDDFT). Due saranno i campi di maggiore interesse: 1. Descrizione di stati eccitati di core di molecole adsorbite su superfici. La simulazione di spettri NEXAFS (Near edge x-ray absorption fine structure) di questi sistemi rappresenta una sfida computazionale per quanto riguarda sia un' appropriata modellizzazione del sistema adsorbato/superficie che la sua dimensionalità, che può impedire l'utilizzo di metodi teorici molto accurati. Gli spettri saranno simulati a livello DFT o TDDFT usando un approccio a cluster per modellizzare il sistema. Un'ottimizzazione struttura adsorbato/superficie sarà preventivamente condotta con metodi periodici a slab in collaborazione con i gruppi teorici di UniTO-RU e CNR-RU. Verranno studiate molecole organiche adsorbite su superfici di semiconduttori (Si, Ge) e ftalocianine metalliche adsorbite su superfici metalliche (Ag,Au). La simulazione di spettri di fotoionizzazione di core (XPS) e NEXAFS risolti angolarmente saranno utili per ottenere informazioni sulla coordinazione locale e le variazioni elettroniche seguenti l'adsorbimento. Le molecole libere saranno caratterizzate attraverso il confronto tra gli spettri calcolati e misurati presso la GAPH-BL. 2. Simulazione di spettri NEXAFS di composti di metalli di transizione (TM) alle soglie L2,3 del metallo. Studi NEXAFS a livello TDDFT riguarderanno le soglie L2,3 di composti di TM con inclusione nel calcolo di effetti spin-orbita. Saranno studiati ossidi di TM sia a livello di bulk che di superficie. Per poter usare cluster sufficientemente grandi, sara' necessario ricorrere a nuove implementazioni dell'algoritmo TDDFT. Simulazioni NEXAFS alle soglie L2,3 di opportuni composti di TM saranno anche utilizzate per lo studio di fenomeni Spin Cross Over in collaborazione con il Prof. Luo (Stoccolma). Attivita' sperimentale : sara' condotta presso la GAPH-BL di Elettra. Per lo studio dei sistemi di interesse verranno utilizzate tecniche spettroscopiche di core X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) e Photoelectron Spectroscopy (XPS) e di valenza (PES) anche con energia variabile del fotone (Variable Photon Energy PES or Resonant Auger). L'obiettivo dello studio sarà la caratterizzazione della struttura elettronica di molecole macrocicliche, come porfirine, batterioclorine e ftalocianine con vari centri metallici. Gli spettri delle molecole saranno interpretati con il supporto dei calcoli prodotti dal gruppo teorico della RU. L'analisi della morfologia e delle proprietà elettroniche dei macrocicli depositati su substrati supportati, delle loro interazioni e di come queste modificano la funzionalità delle strutture supramolecolari sarà condotta in collaborazione con il gruppo sperimentale di Uppsala (Svezia).

Finalità del progetto: Progettazione , costruzione e test di funzionamento di una camera da vuoto per la realizzazione di misure di sezione d'urto di assorbimento totale assoluta con radiazione di sincrotrone.
Attività svolta: Il progetto ha toccato sia la parte meccanica ed elettronica del sistema, che la realizzazione dell'interfacciamento con un computer per l'acquisizione dei dati. Poiche' la acquisizione di spettri di assorbimento con radiazione di sincrotrone prevede l'accesso ad un ampio intervallo di energie fotoniche di eccitazione del processo di assorbimento, il progetto ha dovuto affrontare anche il problema della scansione dell'energia congiunta Monocromatore & Ondulatore. In particolare l'ondulatore che si è utilizzato è stato il primo ondulatore del sincrotrone Elettra ad eseguire scansioni continue dell'energia, effettuate mediante variazione della gap.
Risultati ottenuti: La camera sviluppata per la misura di spettri di assorbimento assoluti è tuttora in uso presso la linea di luce di Fotoemissione in fase gassosa e permette la misura della sezione d'urto assoluta totale in sistemi gassosi.

Finalità del progetto: Assunzione di un ricercatore che partecipasse all'attività scientifica del gruppo di ricerca congiunto CNR/INFM/Sincrotrone Trieste, presso la linea di luce di sincrotrone GAPH (Gas Phase pHotoemission) e alle attività sperimentali associate. In particolare per le attività di spettroscopia di fotoassorbimento, fotoionizzazione e fotoemissione di specie in fase gassosa.
Attività svolta: L'attività prevista per la posizione quinquennale indicata, ma che continua anche nella successiva attività come ricercatore del CNR, consiste in: 1) attività di supporto agli utenti della linea di luce e alla sua strumentazione scientifica; 2) attività di sviluppo di strumentazione scientifica per la realizzazione di misure di fotoassorbimento, fotoionizzazione e fotoemissione con radiazione di sincrotrone; 3) attività scientifica in-house
Risultati ottenuti: 1) attività scientifica presso la linea di luce GAPH: Caratterizzazione di aggregati di complessità crescente in fase vapore con tecniche di Radiazione di Sincrotrone. Misure di fotoassorbimento, fotoionizzazione e fotoemissione di: a.Atomi e composti modello: b.Molecole e complessi di metalli, metalli di transizione e delle terre rare In questa ottica ho affrontato lo studio di diverse serie di composti inorganici di metalli: TiCl4, VOCl3 e CrO2Cl2. . Analisi delle misure di fotoemissione degli stati di valenza e di fotoassorbimento alle soglie interne su molecole di metalli di transizione (ReMeO3), di tetraidruri di boro di terre rare a gabbia: M(BH4)4, con M = Zr, Hf ed U e di composti di lantanidi. studio della variazione della sezione d'urto relativa dei primi due orbitali (HOMO/HOMO-1) che, in alcuni composti a "gabbia" e a "sandwich". c.Molecole organiche e biologiche: d.Cluster di metalli e ossidi in volo: e.Interazione di gas con superfici nanostrutturate: . 2) Attività di servizio come previsto negli accordi tra Sincrotrone Trieste e CNR/INFM: Supporto agli utenti della beamline: consistente nel fornire informazioni riguardanti le procedure di accesso alla facility, l'utilizzo della beamline GAPH e delle camere sperimentali ivi utilizzabili e dei laboratori di supporto utenti presso ELETTRA, sia direttamente che attraverso l'aggiornamento del sito WEB di GAPH. Sviluppo di strumentazione e dei supporti gestionali e scientifici presso GAPH. In particolare mi sono occupata della progettazione di : a)Forno per produzione di un fascio effusivo di atomi e molecole (temperatura di lavoro 150-2000°C) b)Gas jet riscaldabile per produzione di fasci effusivi da solidi e liquidi con bassa (o alta) tensione di vapore (intervallo di lavoro 50 100 °C) c)Strumentazione per studi di fluorescenza totale e dispersa in lunghezza d'onda; con attività di progettazione di parti della meccanica sia di supporto che di movimentazione dello spettrometro; interfacciamento dell'elettronica dedicata e sviluppo del programma di acquisizione dati. d)Sviluppo di software per l'acquisizione di spettri fotoelettronici ad energia fotonica variabile, con possibilità di gestire anche strumentazione degli utenti esterni. Manutenzione della strumentazione della beamline GAPH: e)Periodico controllo della calibrazione del monocromatore della beamline e suo eventuale ripristino; f)Periodico controllo della calibrazione del monocromatore dello spettrometro per studi di fluorescenza e suo eventuale ripristino; g)Periodico controllo dell'elettronica di controllo e acquisizione dati persso la beamline GAPH e suo eventuale ripristino. Scrittura e gestione del software per acquisizione dati per le varie strumentazioni utilizzate nelle altre linee di ricerca del GdR GAPH.

Attività svolta: Lezione al "training course on applied spectroscopy techniques and instrumentation)

Attività svolta: ciclo di lezioni per un totale di 8 ore nell'ambito della Scuola di Dottorato in Scinze Chimiche dell'Università di Trieste, all'interno del corso di "Spettroscopie elettroniche" /Prof. Giovanna Fronzoni)

La macchina di luce di sincrotrone Elettra sta pianificando un importante aggiornamento dell'anello di accumulazione e delle linee di luce nell'ambito del progetto denominato Elettra 2.0. In questo contesto i gruppi di ricerca Gas Phase Photoemission e Circular Polarization hanno intrapreso una nuova iniziativa che porterà alla fusione delle due beamline e alla realizzazione di un laboratorio unico dedicato alle attività nel settore "MOlecular Science&Technology" (MOST).

Per discutere e definire al meglio i principali interessi della comunità italiana attiva in questi campi ed individuare quelle tematiche che potranno essere rilevanti nei prossimi 5/10 anni abbiamo quindi pensato di organizzare un workshop ad Elettra, Trieste, dalle ore 14:00 di lunedì 20 alle ore 13:00 di martedì 21 gennaio 2020.