COMPUTATIONAL MODELING

Ab-initio Molecular Dynamics of an exciton hitting a FIrpic molecule. FIrpic is the most used dye in blue phosphorescent OLEDs, and its chemical degradation is responsible for the short device lifetime.
Infrastruttura di supercalcolo presso CNR-ISTM Perugia.

 

La modellistica computazionale è un’attività affermata e consolidata all’interno del Dipartimento di Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali (DSCTM). L’attività principale dei ricercatori che lavorano nell’ambito modeling spazia dallo sviluppo di nuovi algoritmi e modelli con applicazioni pratiche nelle simulazioni al computer di molecole, sistemi biologici e materiali. Simili iniziative computazionali si stanno sviluppando sul piano nazionale: l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) ed il Consorzio Inter-Universitario per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali (INSTM) hanno lanciato le loro rispettive piattaforme computazionali. In Italia sono inoltre attivi vari progetti di natura chimica su griglie computazionali (Village, CompChem) in relazione ad iniziative Europee parallele (European Grid Initiative – EGI). Le attività di modeling DSCTM sono in coordinazione con il CECAM, punto di raccolta e di finanziamento per le attività computazionali Europee, del quale il CNR è finanziatore nell’ambito della partecipazione dell’Ente a programmi di ricerca internazionali.

Gli obiettivi del modelling in ambito DSCTM sono i) lo sviluppo di nuove metodologie teoriche e computazionali in ambito chimico e dei materiali; ed ii) l’applicazione di metodi di calcolo multiscala (da ab initio a coarse grain) per il design e lo screening predittivo di nuovi sistemi con specifiche funzionalità ed alla comprensione atomistica dei fenomeni fondamentali sottostanti al funzionamento di sistemi complessi di interesse nei settori delineati di seguito.

Sulla base della vasta esperienza nazionale ed internazionale del personale coinvolto nel progetto, entrambe i macro-obiettivi appaiono realizzabili in maniera indipendente o interconnessa, garantendo la necessaria flessibilità per adattarsi di volta in volta alle tematiche di interesse strategico per il DSCTM. Le competenze presenti nel Progetto 7 sono ben integrate con il sistema universitario ed in alcuni casi anche con il tessuto industriale, tramite commesse specifiche.

I campi di azione strategici identificati sono stati raggruppati come segue:
- Sviluppo metodologico;
- Materiali e processi per energie rinnovabili;
- Molecole e materiali per optoelettronica;
- Nanomateriali per elettronica;
- Beni culturali;
- Sistemi biologici;

I campi di azione del modelling computazionale corrispondano a linee di intervento con consolidata esperienza dal lato sperimentale nel DSCTM, fatto che consente di stabilire forti sinergie con le aree tematiche portanti del DSCTM. Lo sviluppo metodologico va quindi inteso in questo senso come dorsale teorico-computazionale, con gli avanzamenti effettuati che ricadono immediatamente nella possibilità di risolvere nuovi problemi applicativi con maggiore efficienza ed accuratezza.

Grazie a finanziamenti reperiti nel corso degli ultimi 10 anni è stata creata un’infrastruttura di ricerca computazionale che è rappresentata da ingenti risorse computazionali distribuite tra varie sedi. Le risorse di calcolo a disposizione costituiscono per dimensioni aggregate quelle di un centro di calcolo di medie dimensioni (~3000 core computazionali), consentendo la realizzazione di simulazioni di alto profilo scientifico a livello internazionale.

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