Il nostro gruppo si occupa dello studio computazionale della materia dura e soffice su scala nanometrica

Interazioni tra nanoparticelle sintetiche e membrane cellulari

Gli ultimi due decenni sono stati caratterizzati da una straordinaria crescita nella produzione e commercializzazione di materiali di dimensioni nanometriche. Le nanoparticelle di carbonio, metallo e polimeri offrono opportunità senza precedenti in molti campi della tecnologia, dalla catalisi alla biomedicina. Tuttavia, la loro produzione e il loro utilizzo potrebbero comportare anche alcuni rischi ambientali e biologici. Uno dei processi più rilevanti per la tossicità dei nanomateriali è la loro interazione con le membrane cellulari. Le membrane biologiche sono la prima barriera incontrata da qualsiasi particella che entra in un organismo. L'interazione delle nanoparticelle con le membrane biologiche è quindi di fondamentale importanza per comprendere la base molecolare degli effetti biologici dei nanomateriali.

Un approccio computazionale multiscala, basato su modelli atomistici o a grana grossa, può far luce sui meccanismi molecolari di interazione tra nanomateriali sintetici e membrane biologiche. Il nostro gruppo di ricerca, in collaborazione con il gruppo di Luca Monticelli (INSERM/CNRS, Lione), studia l'interazione tra nanoparticelle plastiche o metalliche e membrane lipidiche modello.

Nanoleghe metalliche: struttura, termodinamica e cinetica

Le nanoleghe sono nanoparticelle metalliche di dimensioni nanometriche composte da due o più specie metalliche. Le proprietà delle nanoleghe, catalitiche e ottiche in particolare, le rendono interessanti per una varietà di applicazioni, che vanno dallo sviluppo di catalizzatori efficienti e a basso costo alla produzione di rivestimenti che rispondono alla luce. Le proprietà delle nanoleghe sono guidate dalla struttura atomica e dall'ordine chimico dei componenti metallici. Studiamo le proprietà strutturali e chimiche delle nanoleghe attraverso strumenti di ottimizzazione globale e studiamo il loro comportamento termodinamico attraverso la dinamica molecolare e le tecniche di campionamento avanzate.

Aggregazione di nanoparticelle colloidali

I materiali ceramici sono ottenuti per precipitazione di sospensione colloidale. Il processo porta alla formazione di gel disordinati, altamente porosi o alla sedimentazione di grani cristallini, a seconda delle condizioni sperimentali. Modelliamo, attraverso la dinamica browniana e la dinamica di rotazione stocastica, il processo di aggregazione in sistema colloidale binario con lo scopo di identificare le condizioni che portano alla formazione di cristalli colloidali ordinati e stabili. Attraverso tecniche di campionamento avanzate come la Metadinamica, siamo in grado di studiare i meccanismi delle transizioni solido-solido nei cristalli colloidali.