Dipartimento di Chimica

Finalità della Scuola di Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche

La Scuola di Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche ha come finalità la formazione di ricercatori di alta qualificazione, nei settori della ricerca scientifica in campo chimico, in grado di svolgere lavoro autonomo nei laboratori dell'Università, dell'Industria e di enti pubblici e privati italiani e stranieri. Obiettivo del Dottorato è di fornire agli studenti strumenti cognitivi che permettano loro di modulare gli approcci di studio e di ricerca in base alle differenti proprietà caratteristiche del sistema oggetto di studio. I sistemi chimici a livello molecolare e i macrosistemi biologici-ambientali necessitano, per lo studio e la comprensione delle loro proprietà, a differenti livelli gerarchici, di approcci teorici e sperimentali differenti.

Le tematiche scientifiche, affrontate, riguardano:

· sistemi complessi, sia a livello molecolare che sistemico;

· strutture molecolari, attraverso la loro caratterizazione strutturale e dinamica;

· sistemi naturali e produttivi, con approfondimento delle dinamiche ambientali e del loro livello di organizzazione.

Nell’ambito della Scuola di Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche vengono svolti seminari di livello internazionale e di livello nazionale. Sono attive numerose collaborazioni internazionali, nell'ambito delle quali tutti i dottorandi possono trascorrere dei periodi di formazione presso università straniere.

Il Dottorato è aperto ai laureati in diverse discipline (Scienze Matematiche Fisiche e Naturali, Farmacia, Ingegneria, Scienze Ambientali, Chimica Industriale, Agraria, Economia, Scienze Economiche e Bancarie, Architettura, Filosofia) ed ha sempre visto l'adesione di laureati provenienti da diverse università italiane e straniere.

La Scuola è articolata in due indirizzi di ricerca: Chimica dell' Ambiente e Chimica Molecolare.

All'interno di ciascun indirizzo i temi di ricerca sviluppati sono:

1) Indirizzo di ricerca in CHIMICA DELL'AMBIENTE

a) Studi NMR ed EPR di processi biologici di interesse ambientale. E' affrontato lo studio del processo di interazione tra metalli e/o molecole xenobiotiche con recettori macromolecolari. Vengono inoltre condotti studi sui processi enzimatici coinvolti nell'attività fotosintetica e nella fissazione dell'azoto. La spettroscopia NMR è inoltre utilizzata per lo studio metabolico e modellistico di microorganismi importanti nelle catene trofiche.

b) Valutazioni integrate di impatto ambientale. Sono analizzate le varie metodologie per la valutazione degli impatti di processi produttivi. Sono utilizzate per questa analisi le funzioni exergy, emergy, la life cycle analysis, l'ecological footprint etc.

c) Indicatori termodinamici di sostenibilità e razionalizzazione energetica. Studio dei flussi di materia ed energia necessari per mantenere un sistema, allo scopo di analizzare e valutare la sostenibilità di una struttura in sistemi territoriali, agricoli e ambientali.

d) Termodinamica dei sistemi naturali. Sono affrontati i problemi dello studio dei grandi ecosistemi naturali, sviluppando metodologie per la raccolta dei dati sperimentali, modellistiche interpretative e sistemi di controllo basati sull'analisi di immagini satellitari.

e) Tecniche chimico-fisiche per la conservazione ed il restauro di beni di interesse artistico e culturale.

f) Dinamica non lineare. Studio di sistemi chimici e biologici.

g) Studi epistemologici sul ruolo della termodinamica per lo sviluppo sostenibile.

2) Indirizzo di ricerca in CHIMICA MOLECOLARE

a) Caratterizzazione ossido-riduttiva di molecole inorganiche. La ricerca si propone di valutare le proprietà redox di molecole inorganiche e viene condotta utilizzando tecniche elettrochimiche e spettroscopiche.

b) Spettroscopia NMR, EPR e calcoli di dinamica molecolare. Viene studiata la struttura in soluzione di macromolecole e dei loro complessi con metalli dia- e paramagnetici. Sono inoltre studiati sistemi cellulari e tessuti vegetali ed animali per valutare il loro stato fisiopatologico e lo stress-ossidativo.

c) Stati elettronici fondamentali ed eccitati. Studi ab-initio SCF STO di molecole poliatomiche, usando orbitali molecolari localizzati.

d) Effetti non adiabatici in spettroscopia e dinamica molecolare. Studio teorico dell'accoppiamento dei moti nucleari ed elettronici, con formalismi quanto meccanici nei domini delle energie e dei tempi.

e) Fotochimica Organica in solventi tradizionali e non-tradizionali. Sono studiate alcune reazioni fotochimiche suscettibili di applicazioni nel campo dell'organica preparativa, principalmente sugli aspetti di regio- e stereoselettività implicati.

f) Conformazione e reattività di molecole biologiche. Studi di distribuzione elettronica e di reattività chimica e biologica di numerose molecole con il metodo del potenziale elettrostatico molecolare.

g) Cristallografia di proteine e spettroscopia a raggi X. Con queste tecniche si affronta lo studio del ruolo del co-fattore metallico nei processi metabolici.

h) Aspetti metabolici relativi a ioni metallici tossici, ad es. Cr(VI), o ioni metallici endogeni, quali Cu(II) e Zn(II).

i) Caratterizzazione a livello molecolare di fenomeni di aggregazione di proteine correlate a varie malattie neurodegenerative.