Gli interessi di ricerca di MG sono rivolti alla chimica teorica e
computazionale, con particolare riferimento allo sviluppo e all'applicazione di metodologie accurate per la simulazione della
reattività (chimica e fotochimica) di sistemi molecolari complessi, inclusa l'interazione con l'ambiente e con stimoli esterni
(come i fotoni), nonche' per la simulazione delle spettroscopie (vibro)elettroniche lineari e non-lineari (risolte nel tempo). L'obiettivo non è semplicemente quello di riprodurre e interpretare i dati sperimentali, ma anche e
soprattutto quello di costruire modelli predittivi e di fornire una
più profonda comprensione dei fenomeni che sono esaminati, fornendo linee guida per la progettazione e il design razionale di materiali e congegni molecolari "smart" fotoattivi.
Parallelamente, è perseguito lo sviluppo di nuovi strumenti
computazionali (ad esempio metodi QM accurati all'interno di schemi ibridi QM/MM) per l'esplorazione
delle superfici d'energia potenziale (di stato fondamentale e degli
stati eccitati), la localizzazione e caratterizzazione dei
"crossing" reali fra stati elettronici e la dinamica molecolare
(adiabatica e non-adiabatica) di sistemi molecolari di complessità
e dimensione crescente studiati nel loro ambiente di reazione.
L'attività di ricerca coinvolge le seguenti linee tematiche
generali:
1. Fotochimica computazionale e teorica (modellistica
computazionale di reazioni fotochimiche coinvolgenti sistemi
organici insaturi):
a) Formulazione di modelli di reattività fotochimica per composti
organici.
b) Fotochimica di sistemi organici insaturi: moto molecolare
fotoindotto e conversione d'energia solare in energia
chimica.
c) Materiali fotocromici e interruttori molecolari
fotosensibili.
d) Fotorecettori biologici e biomolecole fotoattive: fotochimica della visione, processi fotoindotti in DNA/RNA, etc.
e) Processi fotochimici in nano strutture
(super/supra-molecolari).
2. Sviluppo di nuove strategie metodologiche ed
algoritmi di calcolo accurati applicati alla chimica, fotochimica
e spettroscopia computazionale:
a) Metodi ibridi QM/MM.
b) Metodi quantomeccanici multi-reference perturbativi accurati (RAS-PT2).
c) Metodi per il calcolo accurato di dinamiche molecolari non-adiabatiche e dei decadimenti non-radiativi.
d) Metodi per il calcolo di spettroscopie elettroniche non-lineari multi-impulso risolte nel tempo, incluse spettroscopie elettroniche bidimensionali con finestre spettrali che vanno dal NIR-VIS-UV ai raggi X (progetti ERC-Advanced e DOE-USA)
3. Modellistica computazionale in problemi di reattività e
struttura bio-organica e biochimica (reazioni biochimiche ed
enzimatiche).
Il lavoro di ricerca svolto ha portato alla pubblicazione di più di
170 articoli su riviste internazionali ad elevato 'impact factor'
(vedi l'elenco delle pubblicazioni allegato), con un h index di 43 e piu' di 6500 citazioni.
