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Alberto Modelli

Professore associato confermato

Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"

Settore scientifico disciplinare: CHIM/02 CHIMICA FISICA

Curriculum vitae

- Alberto Modelli, nato a Conselice (Ravenna), il 18 giugno 1950.

- Titolo di studio: dottore in Chimica, laureato con 110/110 e lode presso l'Università  di Bologna, luglio 1974.

- Professore Associato, Dipartimento di Chimica, Università  di Bologna, via Selmi 2, 40126 Bologna. 

- Insegnamenti: Chimica fisica e Chimica fisica ambientale per i Corsi di Laurea triennale e magistrale in Scienze Ambientali e per la laurea magistrale Erasmus Mundus Chemistry Innovation and Regulation, modulo di laboratorio di chimica per la laurea magistrale a ciclo unico in Conservazione e Restauro dei Beni Culturali.

- Postdocs: periodo di 7 mesi (marzo-settembre 1980) trascorso presso l'Università del Nebraska, Lincoln (USA), Dipartimento di Fisica e Astronomia, con borsa N.A.T.O.

- Visiting Professor: Università  di Parigi (VI), presso l'Istituto di Chimica Fisica "Pierre et Marie Curie", maggio-giugno 1993.

- Incaricato di ricerca presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche, dal 1981 al 2006.

 

Attività  di ricerca

       La ricerca è stata principalmente rivolta allo studio di strutture elettroniche, interazioni orbitaliche e natura di legami chimici di sistemi molecolari in fase gassosa. Vengono utilizzate diverse tecniche di spettroscopia elettronica. La spectroscopia di fotoelettroni (PES, eccitando con raggi X o ultravioletti) fornisce i valori di energia di ionizzazione dai vari orbitali occupati pseudo-atomici o di valenza. La spettroscopia a trasmissione di elettroni (ETS) misura le energie di cattura elettronica in orbitali vuoti, ovvero, i valori delle affinità  elettroniche verticali. La  dissociative electron attachment spectroscopy (DEAS) misura l'abbondanza di frammenti anionici prodotti da canali di decadimento dissociativi degli anioni molecolari formati per cattura elettronica (risonanza), in funzione dell'energia elettronica incidente. I dati sperimentali vengono interpretati con il supporto di appropriati metodi di calcolo.

       Una visione completa della struttura elettronica richiede la conoscenza dei lvelli sia occupati che virtuali, egualmente importanti sia dal punto di vista teorico che della reattività . Tuttavia, mentre i dati di energie di ionizzazione sono reperibili abbastanza facilmente, i dati complementari di affinità  elettronica sono tuttora scarsi. La strumentazione ETS/DEAS allestita nel Laboratorio di Bologna, una tra le poche esistenti, ha favorito collaborazioni scientifiche con ricercatori di Università  straniere: P.D. Burrow (Università  del Nebraska, Lincoln,m USA),  K.D. Jordan (Università  di Pittsburg, USA), H.D. Martin (Università  di Dusseldorf), M. Tronc (Università  Pierre et Marie Curie, Paris VI), A.P. Hitchcock (Uni­versità  McMaster, Hamilton, Canada), J. Tamariz (Università  di Mexico City),  L. Szepes e L. Nyulaszi (Università  odi Budapest), J.P. Schermann (Università  Paris 13, Villetaneuse), J. Nixon (Università  del Sussex, Brighton), N.L. Asfandiarov and S.A. Psenichnyuk (Accademia delle Scienze, Ufa, Russia).

       Abbiamo applicato le citate tecniche spettroscopiche a composti organici e organometallici  (per una rassegna: A. Modelli, Trends in Chemical Physics (Research Trends) ,  6 (1997) 57-95.

   La X-ray photoelectron spectroscopy è¨ stata usata per determinare energie di ionizzazione da orbitali interni pseudo-atomici e indagare sul successivo meccanismo di rilassamento elettronico e ridistribuzione di carica, soprattutto attraverso processi di shake-up, ovvero, ionizzazione  accompagnata da simultanea eccitazione di un elettrone di valenza ad un orbitale vuoto.

       La UV photoelectron spectroscopy è stata applicata principalmente a sistemi p coniugati e organometallici per indagare sui meccanismi di interazione orbitalica, natura dei legami chimici,  proprietà accettrici o donatrici di gruppi funzionali sostituenti, strutture conformazionali.

       La spettroscopia a trasmissione di elettroni (una tecnica di scattering elettrone-molecola) è stata utilizzata per caratterizzare, in energia e proprietà  di localizzazione, stati anionici temporanei, seguendo varie linee di ricerca: indagine sistematica sulle proprietÃà accettrici di idrocarburi contenenti elementi dei gruppi 14-17; interazioni metallo-leganti e distribuzioni di carica in complessi transazionali.

       Quando l'energia dell'anione molecolare temporaneo formato per risonanza è sopra alla soglia termodinamica per la dissociazione, il processo di cattura elettronica può seguire un canale di decadimento dissociativo (in competizione cinetica con la semplice ri-emissione dell'elettrone aggiunto). In questo caso, vengono generati un frammento radicalico neutro ed uno negativo. La spettroscopia DEA misura la corrente dei frammenti anionici (selezionati da un filtro di massa), in funzione dell'energia degli elettroni incidenti. In particolare, abbiamo utilizzato la tecnica DEAS per determinare l'efficienza del trasferimento elettronico intramolecolare tra gruppi funzionali non direttamente legati.

       Un approccio multidisciplinare, comprendente le tecniche citate sopra e calcoli teorici, è stato impiegato per caratterizzare le strutture dei livelli elettronici pieni e vuoti di monomeri re oligomeri organici, estrapolando i risultati ai corrispondenti polimeri conduttori.

       Un diverso campo di ricerca è dedicato alla determinazione del grado e della velocità  di degradazione nel suolo di inquinanti ambientali. In particolare, il metodo ASTM D 5988-96 è stato usato per valutare la biodegradabilità  di vari materiali polimerici e di liquidi ionici per l'azione di microorganismi presenti nel suolo, in condizioni aerobiche.

       Da alcuni anni l'attività  di ricerca è principalmente rivolta allo studio di sistemi molecolari di interesse bio-chimico o ambientale, con lo scopo di correlare le proprietà  elettroniche con la reattività . Tra questi composti: idrocarburi policiclici aromatici (IPA), intermedi in processi carcinogenici o di fototossicità , strutture policicliche contenenti un legame endoperossidico, utilizzati come armaci anti-malarici, scavengers di radicali con probabile attività  anticarcinogenica, come capsaicina e curcumina, trimetilfosfato e molecole correlate, coinvolte nella rottura di legami nel DNA indotte da formazione di stati anionici temporanei, e sistemi elettron-accettori, come rodanina-3-acido acetico, impiegate con successo in pannelli fotovoltaici per la conversione di energia solare in energia elettrica.

       L'attività  di ricerca ha portato alla pubblicazione di circa 170 articoli su riviste internazionali.