Dinamica a particella singola di fosfolipidi di membrane modello. Questo studio ha lo scopo di investigare le dinamiche diffusive e locali di membrane fosfolipidiche modello e di verificare le modifiche indotte sull’organizzazione strutturale e sulla dinamica dei lipidi di membrana dalla presenza di alcoli con catene di varia lunghezza o di oligopeptidi pore-forming.

Dinamica collettiva di biomolecole e della loro acqua di idratazione. Questa linea è mirata ad investigare la rilevanza biologica delle dinamiche collettive e delle proprietà vibrazionali di bassa energia (frequenze dei terahertz) di sistemi biologi modello (membrane fosfolipidiche, proteine). Una particolare attenzione è rivolta all’accoppiamento dinamico biosistema-solvente e al contributo della dinamica del solvente alla funzionalità biomolecolare.

Fabbricazione e caratterizzazione di celle solari, sistemi per la conversione dell'energia solare in combustibili e supercondensatori. La realizzazione di dispositivi è un aspetto chiave per individuare quali materiali e strategie bisogna migliorare per la diffusione su scala industriale di tecnologie energetiche innovative. Nello specifico, il gruppo ha esperienza nella produzione di elettrodi per supercondensatori, celle solari a perovskite e foto-elettrodi per processi di conversione dell’energia solare in combustibili (quali H2 e prodotti della riduzione di CO2 e N2). Tali dispositivi vengono generalmente prodotti sfruttando tecniche di deposizione da fase liquida, permettendo quindi la potenziale realizzazione su larga scala e basso costo dei prototipi ottenuti. Inoltre, tali dispositivi vengono caratterizzati dal punto di vista elettrico, elettrochimico ed elettronico per valutarne le performance ed individuare le possibili strategie di miglioramento da dover implementare.

Rilevazione ed Identificazione di microplastiche in specie ittiche e acque marine. Le microplastiche sono il problema maggiore legato alla contaminazione da polimeri di sintesi presenti in mare. Queste microparticelle hanno la capacità di entrare e bioaccumularsi nella catena alimentare, il che le rende altamente tossiche per gli organismi e per l’uomo potendo potenzialmente causare effetti cronici come mutazioni genetiche, disfunzioni endocrine e possibili cancerogenesi. Obiettivo della ricerca interdisciplinare è la caratterizzazione delle microplastiche e microfibre identificate in specie di pesci demersali nell'area del Mediterraneo Centrale, al fine di individuarne la composizione per distinguere le fibre plastiche da quelle non plastiche. L’utilizzo di tecniche analitiche specifiche è uno strumento essenziale per acquisire una visione del livello di inquinamento da microplastiche.

Studio delle proprietà strutturali, vibrazionali, termiche ed optoelettroniche di materiali funzionali per l’energia, anche in condizioni estreme (basse temperature, alte pressioni). Tali ricerche sono fondamentali per comprendere compiutamente il ruolo di vari processi fisico-chimici nel determinare le performances di materiali funzionali impiegati nel settore dell’energia. In particolare, le attività svolte riguardano: dinamica del trasporto di cariche, interazione elettrone-fonone, anarmonicità, fononi soffici e ruolo del disordine. Questi aspetti influenzano profondamente le proprietà strutturali, vibrazionali, termiche ed optoelettroniche, pertanto la loro accurata caratterizzazione permette di ricavare informazioni fondamentali sui processi che le limitano. Ad esempio, nelle perovskiti ibride i componenti organici impiegati contribuiscono alla risposta vibrazionale del materiale con dei modi fononici, di bassa energia, che influiscono sui processi di interazione elettrone-fonone e sulla conducibilità termica di tali materiali. Inoltre, tali studi vengono condotti anche in condizioni estreme (basse temperature, fino a 1 K ed alte pressioni, fino a 50 GPa), con l’obiettivo di investigare aspetti altrimenti mascherati dalle condizioni ambientali. Un interessante esempio è l’insorgenza di superconduttività e charge density waves in alcuni dicalcogenuri di metalli di transizione ad alte pressioni e/o basse temperature.

Studio sperimentale delle proprietà dinamiche e microreologiche di “smart systems”. Obiettivo della ricerca è la comprensione dei meccanismi di base dei processi diffusivi di idrogeli polisaccaridici e i sistemi polimerici “self assemblanti” che (grazie al loro elevato grado di biocompatibilità, unito ad una particolare sensibilità alle variazioni di grandezze fisiche e chimiche come temperatura, pH e forza ionica) si prestano efficacemente ad un loro utilizzo nel campo dei biomateriali. L’utilizzo di metodi sperimentali quali scattering di luce dinamico e spettroscopia di correlazione diffusiva consente non soltanto una caratterizzazione microstrutturale dei sistemi considerati ma anche il monitoraggio dei cambiamenti di fase e della gelazione dei materiali. In particolare la microreologia permette di sondare le eterogeneità nelle strutture e nelle meccaniche che possono essere alla base di comportamenti non lineari dei materiali.

Studio sperimentale di dinamica vibrazionale di bassa energia e proprietà termiche a basse temperature in vetri e solidi disordinati. Lo scopo di questa attività è collegare la dinamica vibrazionale atomica e molecolare dei sistemi disordinati al comportamento meccanico e termico macroscopico. I progetti in corso sono focalizzati sulla descrizione delle proprietà fononiche, vibrazionali e termiche in materiali amorfi con un grado di disordine controllato da cambi composizionali o processi di densificazione (annealing ad alte temperature e/o applicazione di alte pressioni)

Studio sperimentale di proprietà meccaniche dei materiali solidi, inclusi vetri e polimeri e dinamica segmentale in sistemi polimerici . Questa attività di ricerca è centrata sull’analisi sperimentale, la comprensione teorica e la modellazione predittiva della risposta meccanica di materiali vetrosi e polimerici in funzione della loro microstruttura, con particolare interesse per la fisica delle deformazioni, e della dipendenza dalla temperatura dei tempi di rilassamento strutturale (fragilità) in funzione della composizione (vetri), della lunghezza delle catene polimeriche costituenti e della loro mobilità segmentale (polimeri).