INSTM - Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali

CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALE
PER LA SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

Centro di Riferimento INSTM:
Centro di RIferimento per la Modellistica e la Simulazione di Organizzazioni molecolari e Nanosistemi (CRIMSON)


Coordinatore del Centro

Coordinatore: Claudio Zannoni
E-mail: claudio.zannoni@cineca.it
Qualifica: Prof. Ordinario
Categoria di afferenza: A
Sezione: 7. Metodologie teoriche e sperimentali
Unità di Ricerca: Bologna
Università o Ente: Università  di Bologna
Dipartimento: Dip. di Chimica Fisica e Inorganica
Telefono: 051-6447012 / 2093690
Fax: 051-6447012

 


Altre Unità di Ricerca partecipanti al Centro di Riferimento

Università di Bologna Dip. di Chimica "G. Ciamician"
Università di Trieste Dip. di Scienze Chimiche
Università di Padova Dip. di Scienze Chimiche
Università di Parma Dip. di Chimica Generale e Inorganica, Chimica Analitica e Chimica Fisica
Università di Bologna Dip. di Chimica Fisica e Inorganica

 


Obiettivi del Centro di Riferimento

Gli afferenti al Centro CRIMSON hanno una consolidata esperienza nel campo della chimica computazionale, a partire dalle proprietà di singola molecola, a quelle di aggregati nano e mesoscopici alla simulazione al calcolatore di proprietà massive e spaziano un largo spettro di applicazioni che vanno dai nanosistemi ai materiali per l’ottica non lineare ai cristalli liquidi.

Le linee di ricerca che si intendono sviluppare riguardano tutta la gamma di tecniche di calcolo che servono a collegare le proprietà molecolari a quelle macroscopiche di materiali funzionali nel loro contesto di utilizzo, quindi in specifiche condizioni di temperatura, pressione ed eventualmente in presenza di campi applicati, nonche' in condizioni di confinamento su superfici e su scala nanometrica.

Senza nessuna pretesa di completezza, elenchiamo qui brevemente alcune attivita' in corso e che si ritiene importante sviluppare ulteriormente:

• Materiali per l’Elettronica Organica
o Conducibilita' di semiconduttori organici e in particolare del ruolo dell'accoppiamento elettrone-fonone nella localizzazione della carica;
o Conducibilità, trasferimenti di carica e di energia in oligomeri di DNA.

• Previsione di proprietà di Soft Materials (materiali liquido cristallini, colloidi, polimeri)
o Sviluppo di campi di forza e di modelli coarse grained per la modellazione di fluidi complessi;
o Simulazioni Monte Carlo e molecular dynamics;
o Ordine molecolare e struttura di fasi fluide a partire da interazioni molecolari;
o Calcolo di proprietà dielettriche e reologiche mediante tecniche stocastiche.

• Nanosistemi
o Macchine molecolari, sistemi contenenti rotassani;
o Sistemi nanoconfinati: nanodroplets per applicazioni fotoniche (maschere olografiche), display a memoria.

• Simulazione diretta di devices elettro-ottici e di trasduttori
o Simulazione molecolare di microdisplays;
o Simulazione di micro e nano-attuatori basati su elastomeri liquido cristallini;
o Simulazione di device elettro-attivi (ad es. contenenti azobenzeni).

• Sviluppo di codici integrati e multiscala per applicazioni avanzate
o Sviluppo di codici di calcolo parallelizzati (ad es. per una previsione efficace di proprietà di transizione di fase materiali);
o Sviluppo di codici distribuiti, utilizzando metodologie di grid computing.

• Proprietà molecolari, intermolecolari e di risposta elettromagnetica e calcolo su larga scala di proprieta' spettroscopiche.
o Determinazione di proprietà molecolari e di aggregati mediante tecniche stato dell’arte ab initio e density functional;
o Studio delle proprieta' strutturali, fotofisiche, e di solvatocromismo di cromofori polari e multipolari e di loro aggregati organizzati;
o Struttura e proprieta' elettroniche di cromofori per memorie molecolari;
o Simulazione e interpretazione delle spettroscopie di assorbimento e fotoemissione con SR (Radiazione di Sincrotrone) e FEL (Free Electron Laser) rilevanti per lo studio dei materiali;
o Risposta elettromagnetica a campi intensi, proprieta' elettromagnetiche non lineari, transizioni multifotoniche;
o Sviluppo di codici paralleli per la struttura elettronica e gli stati elettronici eccitati;
o Studio delle proprieta' strutturali e fotofisiche di grafeni e loro aggregati e di fullereni drogati;
o Interazioni intermolecolari (supramolecolari) e di intorno nella definizione delle proprietà di materiali molecolari con applicazioni in elettronica e fotonica;
o Interazioni elettrone-fonone in materiali molecolari per applicazioni avanzate: sviluppo di Hamiltoniani modello e diagonalizzazione non-adiabatiche;
o Polarizzazione, polarizzabilità e intensità infrarosse e Raman in isolanti estesi: utilizzo della fase di Berry per la definizione delle proprietà di stato fondamentale di sistemi a bassa dimensionalità ed elettroni correlati.

 


Offerta del Centro all'industria

Sviluppo di un centro di competenze in grado di fornire consulenza completa per risolvere in maniera integrata e multiscala problemi computazionali di modellazione e ottimizzazione delle proprietà di materiali e nano-materiali proposti dall’Industria o da Enti, compreso:

- studi di fattibilità;
- sviluppo ed esecuzione di codici di calcolo ad hoc innovativi o comunque allineati allo stato dell' arte del settore;
- previsione delle proprietà di materiali in certe condizioni di lavoro.
- collaborazione per rendere possibile o piu’ competitiva la partecipazione di Industrie a bandi di finanziamento regionali, nazionali o internazionali (EU in particolare) mediante la realizzazione di progetti completi anche dal punto di vista della modellistica chimico computazionale.

 


Dotazione strumentale

Descrizione strumentazione
Linux cluster: 50 AMD dual core Opteron 2.6 GHz processors
Linux cluster: 22 Intel Xeon 2.4 GHz processors
Linux cluster: 26 Intel dual core Intel Xeon 3.0 GHz processors
Linux cluster: 26 Intel Xeon 2.6 GHz processors
Linux cluster: 26 Intel Xeon 3.0 GHz processors
Linux cluster: 4 AMD dual core Opteron 2.6 GHz processors
Linux cluster: 40 AMD dual core Opteron 2.6 GHz processors
Linux cluster: 40 Intel Xeon 3.0 GHz processors
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