CompSurfLab è un laboratorio computazionale dedicato alla simulazione avanzata di superfici e interfacce mediante calcoli da principi primi. Viene in particolare studiata la formazione di strutture molecolari ordinate sulle superfici di metalli, ossidi e dicalcogenuri. La simulazione ha il ruolo preminente di elucidare il tipo di legame chimico che si forma tra molecole e superfici, la sua stabilità, la mobilità delle molecole, e le principali proprietà fisiche interfacciali (trasferimento di carica, momento di dipolo). Queste informazioni possono costituire la base per razionalizzare la reattività chimica superficiale. Ciò viene sovente fatto in collaborazione con gruppi sperimentali dediti a studi microscopici o spettroscopici.

Questa linea di ricerca studia strutture ordinate bidimensionali che vengono cresciute su supporti di varia natura (metalli, ossidi, dicalcogenuri). L’interdipendenza tra il supporto e i blocchi costituenti il reticolo (atomi, o aggregati, metallici e molecole organiche, con particolare riferimento a molecole eterocicliche con gruppi carbenici,) permette di modularne le proprietà in funzione di numerose possibili applicazioni: catalisi, elettrocatalisi, sensoristica, ottica, o microelettronica. Questa linea di ricerca si basa sull’uso di strumenti computazionali da principi primi per il design di network coordinativi e per il supporto all’interpretazione di esperimenti di microscopia scanning probe e spettroscopia vibrazionale, anche mediante la realizzazione di spettri simulati.

Si applicano calcoli da principi primi e tecniche di dinamica molecolare ab-initio alla simulazione di proprietà chimico-fisiche di nanoaggregati metallici supportati di interesse catalitico o elettrocatalitico, strutture a base carbonio variamente funzionalizzate, o materiali a strati per l’intercalazione di cationi metallici per l’accumulo elettrochimico. Le simulazioni hanno lo scopo di individuare nessi proprietà-struttura e razionalizzare le tendenze di reattività chimica.

Prof. Sergio Tosoni