M3-VILLAGE (Molecules, Materials, nanoMedicine - Virtual Integrated Laboratory for Large-scale Applications in a Geographically distributed Environment)

Cosa può offrire M3-VILLAGE all'industria

Lo sviluppo di piattaforme distribuite di calcolo sta aprendo la possibilità di coniugare la rigorosità degli approcci molecolari ab initio, tipici della chimica teorica, con le nuove esigenze della chimica computazionale tese a simulare in modo sempre più realistico sistemi e processi complessi.

L’uso appropriato di tecniche modellistiche non richiede solo piattaforme di calcolo sempre più efficienti, ma impone anche lo sviluppo di approcci e procedure innovative. A questo livello possono essere citati alcuni tra i settori potenzialmente più recettivi e in grado di utilizzare efficacemente i benefici ottenibili da approcci computazionali innovativi.

  • Progettazione di materiali con proprietà elettriche e magnetiche speciali. Questi studi hanno ricadute e impatto in tutte le industrie coinvolte nella produzione di prodotti chimici e di materiali speciali e in particolare in alcuni settori industriali ad alta tecnologia quali quelli legati alla microelettronica, optoelettronica e fotonica.
  • Sviluppo di materiali a base carbonio e suoi composti. In questo settore la propensione del carbonio a formare sistemi a coordinazione e a legame differenziato consente la progettazione sia di materiali innovativi stabili (ad esempio fullerenici), sia metastabili (amorfi). Questo settore è un esempio paradigmatico di esplorazione di nuove tecniche di deposizione basate su materiali non convenzionali.
  • Sistemi e processi chimici di non equilibrio. Sono processi che avvengono nella combustione, nei fenomeni atmosferici, nei laser, nei plasmi chimici, sulla superficie dei satelliti e delle navicelle spaziali: la modellizzazione affidabile di questi sistemi/processi si può utilmente basare su calcoli dinamici molecolari rigorosi.
  • Chimica sotto condizioni estreme. In questo settore, la comprensione e la modellizzazione di processi che avvengono con applicazione di alte pressioni e/o alte temperature richiede la stima delle relative velocità di reazione.
  • Sviluppo di nuove tecnologie con componenti chimiche. Il calcolo dei processi di formazione di specie ioniche, con cariche singole o multiple, lo studio delle loro caratteristiche e i diversi processi di rilassamento che questi sistemi altamente eccitati subiscono, ha diretta rilevanza per molti campi applicativi come la chimica dei plasmi, la chimica interstellare e dell’alta atmosfera, la chimica delle superfici, la deposizione chimica da vapori, i laser e la microlitografia.
  • Modellistica di sistemi polimerici e soft matter. Lo sviluppo di nuovi materiali soft a matrice polimerica e la previsione degli effetti statici e dinamici di solvatazione sulla reattività chimica rappresentano due settori di importanza crescente, in cui la capacità di descrivere un mezzo fluido con i metodi classici della fluidodinamica si sposa con la necessità di una descrizione mesoscopica, estesa fino alla scala dei nanometri e dei micrometri.
  • Struttura elettronica di materiali inorganici. Le varie applicazioni che possono essere affrontate implicano lo studio accurato della struttura elettronica e delle proprietà di legame di sistemi e aggregati molecolari contenenti metalli di transizione, importanti a fini catalitici e nella progettazione di nuovi materiali. Quest’analisi presenta notevoli difficoltà in quanto implica l’utilizzo di accurati metodi quantomeccanici, necessari per avere una descrizione corretta di composti con metalli di transizione e in situazioni a volte lontane dall’equilibrio, su sistemi di notevoli dimensioni.
  • Progettazione di nuovi materiali. La simulazione quantomeccanica delle proprietà elettroniche, chimiche e strutturali di materiali bulk si può in linea di principio basare sulle informazioni ottenibili dalla funzione d’onda; in alcuni casi risulta anche utile lo studio basato su metodi semiempirici o su hamiltoniane modello (proprietà fononiche). Un’opportuna scelta dei livelli di teoria mira in primo luogo a riprodurre, interpretare e razionalizzare i risultati sperimentali, ma anche a sviluppare una capacità predittiva sempre più affidabile, in modo da poter costituire una guida per l’attività sperimentale, ad es. nella preparazione di devices optoelettronici e/o microelettronici.

Il Coordinatore e le UdR coinvolte


Gli obiettivi di M3-VILLAGE


La dotazione strumentale di M3-VILLAGE

© 2013 - Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali