98992 - COMPUTATIONAL METHODOLOGY

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student has acquired theoretical and computational approaches to study the properties of health related materials, including complex molecular architectures and the basic concepts of probability distributions, and statistical tools used in treating experimental data and tackle biological intrinsic variability.

Contenuti

Modelli teorici qualitativi per lo studio di problemi di reattività in Chimica e Fotochimica. In particolare: (i) Il modello PMO (Perturbation Molecular Orbital), soprattutto nell'approssimazione dell'orbitale di frontiera (FMO). (ii) Il modello di Woodward-Hoffmann. (iii) Il modello basato sul mescolamento di configurazioni elettroniche nell'ambito dell'approssimazione del Legame di Valenza (CM-VB). Applicazioni ad alcune importanti classi di reazioni chimiche e fotochimiche. Illustrazione operativa degli strumenti di base della Chimica e Fotochimica Computazionale: (a) Algoritmi per l'esplorazione delle superfici d'energia potenziale degli stati eccitati e per la localizzazione dei canali di reazione (foto)chimici. (b) Funzioni di base. (c) Metodi quantomeccanici utilizzati per la costruzione di tali superfici (HF, Interazione di Configurazioni, MC-SCF, metodi perturbativi, (TD)DFT). (d) Metodi ibridi QM/PCM, QM/MM, etc. Attraverso alcuni esempi, si illustrera' l'utilizzo di tali strumenti nella progettazione virtuale di materiali molecolari funzionali e fotoattivi.

Nel corso delle esercitazioni di laboratorio, tali strumenti verranno applicati a problemi concreti di reattività e struttura in Fotochimica Organica, Fotobiologia, e Chimica dei Materiali.

Saranno richieste relazioni di laboratorio per le esperienze effettuate.

Testi/Bibliografia

D.L. Andrews, Lasers in Chemistry, Springer, 3rd edition.

O. Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press, 4th edition.

T. H. Lowry & K.S. Richardson, Mechanism and Theory in Organic Chemistry.

R.J. Sundberg & F.A. Carey, Advanced Organic Chemistry.

Dispense e articoli vari forniti/segnalati dai docenti durante le lezioni.

Metodi didattici

Si articola in due differenti tipologie di insegnamento: lezioni frontali svolte in aula in cui viene presentata la parte teorica del corso con esercizi (svolti in aula) in cui si applicano in modo quantitativo le nozioni teoriche presentate a lezione (3 CFU), e infine esercitazioni pratiche in laboratorio consistenti nella esecuzione di simulazioni computazionali di interesse fotochimico (2 CFU). L'attività di laboratorio prevede che gli studenti portino a termine complessivamente esperienze di tipo computazionale riguardanti argomenti svolti a lezione. Ogni attività viene poi descritta, documentata e interpretata in una apposita relazione (formato testo), che e' necessario completare e consegnare per poter verbalizzare l'esame finale.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento per tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 sulla sicurezza in modalità e-learning:

https://elearning-sicurezza.unibo.it/

https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una singola prova scritta finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova consiste in domande teoriche e problemi da risolvere attraverso le tecniche apprese durante il corso. A ciascuna domanda o problema corrisponde un punteggio che concorre alla valutazione finale della prova (per un massimo totale di 33 punti, corrispondenti a 30 e Lode) che si intende superata con punteggio di almeno 18/30.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa per lucidi e proiettore per diapositive durante le lezioni in aula.

Strumentazione laser disponibile in Dipartimento per esercitazioni pratiche.

Workstations, strumenti di calcolo e software aggiornato per l'esplorazione e lo studio dei meccanismi di reazione (foto)chimici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Garavelli