Studio teorico di processi fotoindotti ultrarapidi (< 10-12 s) per decifrarne i percorsi di decadimento, spesso di difficile interpretazione a livello sperimentale.
I campi di interesse vanno dalle più semplici molecole organiche nel vuoto, i cui processi di rilassamento sugli stati eccitati possono essere estremamente complessi, ai sistemi multi-cromoforici elettronicamente interagenti. Di conseguenza, la gamma di metodi computazionali utilizzata è estremamente ampia e adattabile. Deve essere in grado di spaziare da (i) metodi QM multiconfigurazionali puri di alto livello (es. CASPT2) per sistemi semplici, a (ii) metodi a single-reference (DFT/TDDFT) in grado di includere aggregati multicromoforici, fino a (iii) metodi ibridi QM/MM in cui, oltre alle interazioni elettroniche tra unità fotoattive, è necessario introdurre l’effetto dell’ambiente per riprodurre processi biologici e tecnologici su scale spaziali molto più grandi ed eterogenee (es, processi fotolitici nel DNA/proteine o modelli di materiali funzionali fotoattivi, come ad esempio le macchine molecolari foto-operabili).
Principali interessi di ricerca:
• Utilizzo di metodi ab-initio per la simulazione di spettroscopie risolte nel tempo (IR - visibile - UV - UV profondo - raggi X), che consentono di prevedere processi fotofisici e fotochimici, sperimentalmente di difficile interpretazione, associandone i segnali a specifici eventi fotofisici.
• Fotofisica e fotochimica del DNA e dell'RNA (dalle nucleobasi alla doppia catena), con particolare interesse per i fotodanneggiamenti, che portano a importanti processi patogeni.
• Derivati del DNA/RNA, ovvero le tiobasi, in cui un ossigeno carbonilico esociclico è sostituito da un atomo di zolfo, fondamentali per la loro ampia gamma di potenziali applicazioni in medicina, biologia strutturale, sviluppo di ‘organic light-emitting diodes’ (OLED) e altre tecnologie emergenti.
• Azobenzene-based photoswitches, di grande interesse per gli sviluppi nel settore dei materiali fotoresponsivi.
• Progettazione di macchine molecolari di nuova concezione, attivate dalla luce, per lo sviluppo di materiali funzionali fotoattivi.
• Processi fotoindotti nei fotorecettori biologici e nelle biomolecole fotoattive, come le proteine retinaliche.
• La termochimiluminescenza, ovvero l'emissione di luce indotta dalla decomposizione termica di una molecola, per lo sviluppo di tecniche analitiche che non richiedono l'aggiunta di reagenti.
