1) Spettroscopia molecolare ad alta risoluzione
- Spettroscopia di molecole di interesse atmosferico
L’indagine spettroscopica dell’atmosfera permette un’analisi quantitativa della stessa, cioè la determinazione quantitativa delle specie in essa presenti. Tale indagine, che va comunemente sotto il nome di remote sensing dell’atmosfera, necessita della conoscenza accurata di diversi parametri spettroscopici. Questi vengono ottenuti da studi condotti in laboratorio e raccolti in database continuamente in aggiornamento. Di particolare importanza in questo ambito sono le determinazioni dei coefficienti di allargamento per pressione.
- Spettroscopia di molecole di interesse astrofisico
Le osservazioni radio-astronomiche, come quelle di carattere atmosferico, richiedono il supporto di misure condotte in laboratorio. In particolare necessitano della conoscenza di precisi valori delle frequenze di transizione e delle costanti spettroscopiche delle specie di interesse.
I contributi originali in questo campo di ricerca riguardano l’ottimizzazione ed estensione di tecniche spettroscopiche per l’ottenimento di risoluzione sub-Doppler nella registrazione dello spettro rotazionale. Lo spettrometro messo a punto a partire dal 2006 in collaborazione con il Prof. G. Cazzoli è caratterizzato da una risoluzione e sensibilità che lo rendono unico nel panorama internazionale. Di grande rilievo è il risultato ottenuto recentemente (2013): l’ottenimento per la prima volta della risoluzione sub-Doppler con la tecnica del Lamb-dip nella regione del THz. Nessun laboratorio a livello internazionale è al momento in grado di eguagliare tale traguardo.
2) Determinazione di proprietà strutturali, molecolari e spettroscopiche attraverso calcoli ab initio
I calcoli ab initio possono essere utilizzati per la previsione di proprietà strutturali, molecolari e spettroscopiche sia al fine di facilitarne la determinazione sperimentale sia allo scopo di fornire informazioni su parametri non sperimentalmente determinabili.
Questa linea di ricerca riguarda la determinazione di strutture di equilibrio, di proprietà elettriche e magnetiche, e di campi di forza armonici ed anarmonici (e conseguente determinazione dei parametri spettroscopici derivabili). Queste informazioni, in aggiunta alla loro importanza intrinseca, possono essere utilizzate per la previsione e analisi degli spettri rotazionali, vibro-rotazionali e vibrazionali delle molecole in esame.
3) Astrochimica
Questa linea di ricerca è la più recente e si tratta sostanzialmente dell’applicazione delle competenze sviluppate nell’ambito delle due precedenti linee di ricerca all’Astrochimica. L’Astrochimica è un campo di ricerca multidisciplinare che coinvolge la Chimica, la Fisica e l’Astronomia e che ha come scopo principale capire l’evoluzione chimica dell’Universo. I punti principali quindi riguardano l’identificazione delle specie chimiche presenti nel mezzo interstellare e come tali specie si siano formate. Il primo punto richiede osservazioni astronomiche, che a loro volta necessitano il supporto di studi di laboratorio nel campo della spettroscopia molecolare (in particolare della spettroscopia rotazionale). Il secondo punto richiede invece la messa a punto di meccanismi di formazione che siano praticabili nelle condizioni ostili (temperatura e concentrazione estremamente basse) del mezzo interstellare. Vista l’impossibilità di riprodurre in laboratorio tali condizioni, questo tipo di studi è principalmente teorico e necessita tecniche quanto-meccaniche allo stato dell’arte.
