Chimica Teorica e Computazionale

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I ricercatori del laboratorio ThC²-Lab della Sede Secondaria di Pisa  sviluppano nuovi modelli e metodi teorici e computazionali per applicazione allo studio di sistemi e processi rilevanti per la chimica e la biologia dei materiali, con descrizione completamente dinamica dei fenomeni oggetto di indagine. Tra le principali attività e campi di applicazione vanno ricordate:

• Studio delle proprietà ottiche di coloranti molecolari in ambienti complessi, in soluzione o in matrice polimerica naturale/sintetica, del comportamento fotochimico e fotobiologico di segmenti di DNA e pigmenti naturali;
• Studio di sistemi modello per celle solari sensibilizzate con coloranti e fotosintesi artificiale;
• Simulazione della struttura, crescita e proprietà di nanocluster metallici e nanoleghe, sia liberi che come sistemi colloidali e supportati per catalisi eterogenea;
• Studio di materiali a base di ossido a bassa dimensionalità (2D);
• Simulazione di ancoraggio di frammenti molecolari e biologici su cluster e superfici eterogenee;
• Metodi DFT, post-HF, QM/MM ibrido, approcci ad onde piane per solidi, modelli di solvatazione impliciti ed espliciti, dinamica molecolare classica e quantistica (MD);
• Sviluppo di codici open source condivisi con la comunità scientifica.

Le attività del Gruppo Struttura Reattività e Riconoscimento (SR&R) presso la Sede di Sesto Fiorentino combinano metodologie computazionali (Metodi DFT, QM/MM, dinamica molecolare classica e quantistica) con approcci sperimentali grazie a collaborazioni nazionali/internazionali al fine di approfondire la chimica alla base di processi sostenibili e materiali nel campo delle Aree  Tematiche della Chimica Verde e Chimica per la Salute. I principali temi di ricerca sono:

• Studi meccanicistici di reattività chimica e progettazione di nuove reazioni catalitiche sia nel campo della catalisi metallo-organica che biologica;
• Simulazione di macromolecole biologiche in presenza di cofattori (ioni blocco 3d e/o piccole molecole organiche)
• Caratterizzazione e modellizzazione di interazioni deboli alla base dei processi supramolecolari sia nella chimica di stato solido (e. cristalli) sia per il riconoscimento molecolare in sistemi biologici;
• Design di nuovi materiali 2D funzionalizzati con substrati inorganici e/o organici per applicazioni in (bio)catalisi e opto-elettronica;
• Applicazione di tools di biologia strutturale e chimica molecolari (i.e. banche dati cristallografiche) al fine di determinare e rifinire a livello atomistico strutture macro-molecolari ed ottenere informazioni che possano essere utili a rivelare e/o progettare (nuove) relazioni struttura-funzione.