TEORIA E SIMULAZIONE AL COMPUTER DI MATERIALI DI "SOFT MATTER" In questa generica linea di ricerca, ricadono gli studi fatti utilizzando teorie microscopiche (equazioni integrali) e simulazione al computer allo scopo di quantificare le interazioni microscopiche e descrivere le proprietà strutturali, termodinamiche e gli equilibri di fase di sistemi fluidi che appartengono al campo di studio della materia soffice (soft matter) e condensata. Questi ultimi includono un ampio intervallo di sistemi liquidi con applicazioni nell’ ambito della bio-tecnologia, fisica delle superfici e medicina, fra cui soluzioni proteiche [1], sistemi colloidali [2] e sistemi macromolecolari in cui il processo di auto-assemblamento (self-assembly) è dovuto a interazioni microscopiche competitive e/o di van der Waals [3]. [1] G. Pellicane, G. Smith and L. Sarkisov “Molecular dynamics characterization of protein crystal contacts in aqueous solutions” Physical Review Letters 101, 248102 (2008). [2] G. Pellicane “A colloidal model of lysozyme aqueous solutions: a computer simulation and theoretical study” Journal of Physical Chemistry B 116, 2114 (2012). .[3] Lloyd L. Lee and G. Pellicane “Towards composite spheres as building blocks for structured molecules” Journal of Physics: Condensed Matter, 28 414008 (2016).

TEORIA E SIMULAZIONE AL COMPUTER DI MATERIALI POLIMERICI In questa linea di ricerca vengono studiati modelli computazionali di polimeri e miscele polimeriche che hanno applicazioni nel campo dell’ ingegneria delle superfici, delle energie rinnovabili e della nano-medicina. I nano-trasportatori molecolari sono ottenuti a partire dal “self-assembly” di blocchi di base sotto l’ effetto di interazioni soft-matter, quali forze di van der Waals, elettrostatiche, di idratazione e legami idrogeno. Il controllo sulle forme anfifiliche offre protezione contro la degradazione e fornisce un’ ampia gamma di opzioni per la funzionalizzazione e terapie mediche mirate. In questo ambito, consideriamo modelli di interazione di polimeri che possono essere sintetizzati sperimentalmente, al variare del loro grado di idrofobicità/idrofilia [1]. La topologia dei polimeri è considerata uno dei fattori che possono influenzare notevolmente le proprietà dinamiche e strutturali del Sistema. In questo contesto, utilizziamo modelli di interazione microscopica per miscele polimeriche con architettura molecolare diversa, allo scopo di comprendere gli effetti entropici ed entalpici che determinano l’ adsorbimento preferenziale all’ interfaccia del materiale [2]. Infine, il bisogno di materiali a basso costo per estrarre energia solare ha motivato la ricerca sui polimeri conduttori, che sono considerati dei convertitori interessanti per il loro basso costo e grande disponibilità in commercio. Il nostro interesse è rivolto alla costruzione di modelli computazionali per polimeri conduttori, sostituendo i gruppi elettrone-accettori e donori sulle catene laterali di polimeri esistenti, allo scopo di migliorare le proprietà elettroniche di questi materiali [3]. [1] Z. Workineh, G. Pellicane, M. Tsige “Tuning solvent quality induces morphological phase transitions in miktoarm star polymer films" Macromolecules, 53, 15, 6151 (2020). [2] G. Pellicane, M. M. Tchoukouegno, G. T. Mola, M. Tsige “Surface enrichment driven by polymer topology” Physical Review E, Rapid Communications, 93, 050501 (2016). [3] R S. Bhatta, G. Pellicane, and M. Tsige “Tuning range-separated DFT functionals for accurate orbital energy modeling of conjugated molecules” Computational and Theoretical Chemistry 1070, 14 (2015).