Lo studio di materiali funzionali e la loro ottimizzazione rispetto ad una specifica proprietà richiede una comprensione dettagliata dei processi coinvolti e della loro origine chimico-fisica. In questo contesto la modellizzazione computazionale ha assunto un ruolo di rilievo poiché permette di accedere direttamente alle caratteristiche intrinseche del materiale, che sono difficilmente accessibili all’esperimento, fornendo inoltre una descrizione dettagliata dei fenomeni che danno origine alle proprietà ricercate. Questo consente di isolare i fattori rilevanti che influenzano una determinata proprietà e quindi di sviluppare in modo più razionale nuovi materiali.
Questo campo di ricerca rappresenta una grande sfida per il chimico computazionale, poiché la complessità dei materiali impone l’utilizzo di modelli estesi, mentre la necessità di ottenere informazioni dettagliate richiede l’impiego di metodi accurati e con capacità predittiva. Inoltre, la moltitudine di proprietà che vengono studiate, tra le quali reattività, proprietà fotofisiche, magnetismo e proprietà elettrochimiche, richiede di volta in volta lo sviluppo di protocolli e modelli interpretativi adatti.
Attività di ricerca condotte in questo ambito dal nostro gruppo riguardano argomenti come:

1. Stabilità chimica e proprietà plasmoniche di nanoleghe per applicazioni biomediche. [1]
2. Proprietà delle vacanze di ossigeno in materiali fotoelettrochimici e loro influenza sulle proprietà di trasporto. [2]
3. Sviluppo di modelli per sistemi di catalitici supportati su ossidi metallici binari (TiO2, ZnO) e complessi (perovskiti). In tal caso, si cerca di studiare l’effetto di impurezze e/o cambiamenti di stechiometria sulla capacità di catalizzare reazioni come la riduzione di NO e l’ossidazione di CO. [3]