Chimica teorica e computazionale, con particolare riferimento a processi fotofisici e fotochimici innescati dall’interazione tra fotoni e molecole fotoattive complesse, utilizzando accurati approcci quanto-meccanici (QM, principalmente multiconfigurazionali perturbativi) oppure ibridi, nei quali l’intorno del cromoforo è descritto a livello di meccanica molecolare (metodi QM/MM). Una descrizione dettagliata di tali processi è di fondamentale importanza per lo sviluppo di sistemi e materiali fotoresponsivi, sia in ambito biologico che tecnologico.
Tematiche principali:
• Simulazione della spettroscopia elettronica risolta nel tempo nel visibile, UV e deep-UV (transient pump-probe e time-resolved photoelectron spectroscopy) attraverso metodi ab- initio . Riprodurre e spiegare i segnali di spettri transienti, simulando l’ assorbimento fotoindotto e l’emissione stimolata lungo i cammini di decadimento calcolati, permette di comprendere computazionale determinati processi fotofisici e fotochimici di difficile interpretazione.
• Interazione DNA-luce, con specifico interesse verso i fenomeni di foto-danneggiamento (per esempio la fotodimerizzazione), per risalire alle cause dell’errata replicazione del DNA, che origina importanti processi patogeni.
• Processi di decadimento di tiobasi, sistemi analoghi alle basi del DNA, utilizzati e studiati per interessanti applicazioni nel campo biomedico, ad esempio nell’ambito chemoterapico
• Sistemi azobenzenici, le cui proprietà fotochimiche e fotofisiche permettono diverse applicazioni sia in campo tecnologico che biologico: lo sviluppo di materiali con proprietà fotomodulabili e il controllo conformazionale di catene peptidiche sono solo alcuni esempi.
• Nuovi interruttori molecolari fotocontrollabili a natura diazocarbossammidica che innescano un inaspettato meccanismo di decadimento volume-conserving di tipo pedalo (diversamente dal cis-trans tipico degli azo-composti), in grado di operare in spazi confinati, come stato solido o superfici. Tali cromofori aprono le porte allo sviluppo di innovativi materiali funzionali con particolare riferimento a sistemi rotassanici attivati dalla luce.
• Termochemiluminescenza (TCL), ovvero processi in cui l’emissione di fotoni è attivata dalla termolisi di particolari molecole: nel caso specifico gli adamantyl-acridine-dioxetane derivati. Il fenomeno della TLC è di fondamentale interesse in campo analitico, in cui l’analisi dei campioni può essere fatta sulla base del segnale luminoso termicamente indotto.
• Sistemi retinalici, biologicamente fondamentali per la loro funzione all’interno delle proteine rodospsiniche (processo visivo) e tecnologicamente importanti come interruttori molecolari, attivati a lunghezze d’onda modulabili
