Simulazioni al computer aventi un ruolo più importante in ambito scientifico
Le simulazioni da principi primi in ambito di chimica, biologia, fisica e scienza dei materiali hanno permesso ai ricercatori di individuare nuove molecole, nanomateriali e altre forme di materia condensata. Mentre le simulazioni attuali catturano lo stato fondamentale elettronico, ai fini scientifici è importante simulare i processi a temperature elevate per ottenere test più sofisticati e accurati. Il progetto TEMM1P (Computer simulations of thermally excited molecules and materials by first principles) ha sviluppato metodi di calcolo per la simulazione dei processi indotti dalla temperatura e ottenuti a temperature elevate. Il progetto mira ad applicazioni che coinvolgono la formazione di fullereni, termolisi di borani ammoniacali, reazioni chimiche di sabbie bituminose e diffusione di ioni all’interno di nanotubi di argilla-minerali. Il team ha inoltre condotto esperimenti chimici con spettrometro di massa per formare nuove molecole con proprietà di legame atipiche. Attraverso tali esperimenti, si è mirato a realizzare una reazione chimica del metano con ioni relativi a metallo di transizione in ritardo ed elementi delle terre rare, al fine di produrre idrogeno molecolare partendo da gas naturale. Sulla base dei risultati di questi esperimenti, i quali si verificano ad alta temperatura e richiedono metodi computazionali simili, il progetto TEMM1P ha trasferito nuove e preziose conoscenze tra i partner del progetto, promuovendo delle sinergie nel settore. Inoltre, attraverso un programma di scambio e l’utilizzo di funzioni supercomputer all’avanguardia, il progetto ha lavorato sul potenziamento del ruolo relativo alla chimica computazionale. Sono stati compiuti sforzi per portare la disciplina da uno strumento complementare utilizzato ai fini della visualizzazione dei risultati sperimentali, all’ottenimento di supposizioni valide utilizzate prima di svolgere esperimenti avanzati e costosi. Tra i successi, il progetto ha elaborato un nuovo software nel campo della chimica quantistica. Sono stati affrontati progetti applicativi impegnativi quali il miglioramento delle sabbie bituminose, riducendo al minimo la necessità di acqua per lo sfruttamento di tali materie. Un’ulteriore applicazione ha coinvolto un trasporto più efficiente dell’idrogeno attraverso un sistema a basso costo. Sono stati compiuti progressi anche in quanto a esperimenti di livello accademico, per esempio identificando il modo in cui gli aggregati di boro planari possono essere prodotti partendo da sostanze chimiche standard e studiando interessanti situazioni relative ai legami. Nel complesso, il consorzio del progetto ha sviluppato e testato con successo nuovi metodi per descrivere sistemi quantistici eccitati a livello termico, con un focus specifico sullo sviluppo sostenibile. Il consorzio ha inoltre contribuito alla ricerca sulla formazione nelle fasi iniziali e si è impegnato a diffondere i risultati del progetto. Grazie a questi sforzi, le simulazioni al computer sono destinate ad assumere un ruolo sempre più importante nel campo della scienza.
Parole chiave
Principi primi, simulazioni al computer, TEMM1P, molecole eccitate a livello termico, nanomateriali, materia condensata
