La necessità di ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili ha reso sempre più urgente lo sviluppo di materiali per la produzione e conversione di energia da fonti rinnovabili. Tuttavia, nonostante i progressi fatti in questo senso, la transizione all’uso delle fonti rinnovabili non è tuttora economicamente vantaggiosa. Per raggiungere tale obiettivo, è fondamentale lo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi basati su sistemi supramolecolari. In questo scenario, il modeling teorico gioca un ruolo sempre più importante, permettendo una progettazione razionale di questi sistemi. La nostra attività di ricerca si articola in particolare su due linee:

1. Studio e progettazione di sistemi auto-organizzati mono- e bi-dimensionali di molecole molecole organiche su superfici metalliche e isolanti [1, 2]

   Questi sistemi sono caratterizzati da una parte da una molteplicità di strutture ordinate, e dall’altra da una chimica sorprendentemente complessa. Si possono verificare reazioni che coinvolgono scambi di atomi tra il supporto e il film, come nelle reazioni di autoidrogenazione e autometallazione, oppure reazioni interne alle molecole supportate, come nelle reazioni di deidrogenazione. Sfruttando tali processi si possono sintetizzare film molto stabili e dotati di interessanti proprietà elettroniche.

2. Sviluppo di algoritmi e parametrizzazioni per la modellazione delle interazioni di van der Waals [2]

   La metodologia standard per il modeling computazionale di sistemi complessi è la teoria del funzionale densità (DFT). Poiché i funzionali comunemente usati non descrivono le interazioni dispersive, che sono molto importanti nei processi di autoassemblaggio molecolare sulle superfici, diventa essenziale sviluppare nuovi funzionali o correzioni ai funzionali esistenti.