Le linee e i gruppi di ricerca

Sezione Ambiente-Salute-Sicurezza-Territorio

Linea di ricerca in Derivazioni idriche

Questa linea di ricerca riguarda la gestione sostenibile delle derivazioni idriche ad uso idroelettrico ed irriguo, sia in contesto alpino che in pianura, con approccio multi-disciplinare: indagine sperimentale e numerica di habitat fluviali per deflussi a basse portate.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: derivazioni idriche, corsi d’acqua regolati, energia idroelettrica, derivazioni irrigue, alterazione idrologica, deflussi ecologici, modellistica idraulica, valutazioni di habitat, pesci, macroinvertebrati bentonici
Settori ERC:  PE8_3, PE10_18, LS8_1
Collaboriamo con: Gruppo di Ecologia Acquatica (DISTA); Università di Pavia

Linee di ricerca del gruppo Environmental Modelling Group (EMG)

EMG si occupa di diverse linee di ricerca. La prima è legata allo studio del ciclo bio-geochimico delle sostanze xenobiotiche, attraverso lo sviluppo, calibrazione e verifica sperimentale di modelli multimediali a varie scale spaziali e temporali. Ciò permette di predire la distribuzione e le concentrazioni di prodotti chimici immessi nell'ambiente e, in ultima analisi, di valutare l'esposizione degli organismi ad un determinato composto chimico. Oltre ai modelli il gruppo si occupa della misura di contaminanti organici in varie fasi ambientali con l’obiettivo di costruire, calibrare e validare modelli nuovi e/o esistenti. Altre linee di ricerca sono quelle legate al settore del biorisanamento dei suoli e delle acque contaminate, depurazione delle acque reflue e digestione anaerobica. Inoltre, il gruppo si occupa di microbiologia applicata ai beni culturali.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Sito del gruppo: https://disat.uninsubria.it/~antonio.diguardo/data/index.html
Parole chiave: modelli del destino ambientale, contaminanti, biorisanamento, beni culturali, depurazione delle acque
Settore ERC: PE5_13, PE10_9, PE10_4, LS8_9, LS9_8, LS9_9, LS8_10, PE8_3 
Collaboriamo con: University of Toronto (Canada), University  of Stockholm , Danish Technical University (DTU), Wageningen University (NL), University of Namur (BE), Ghent University (BE), ETH Zurich, Lancaster University (UK), University of Warwick (UK), University of East Anglia (UK), University of Portsmouth (UK), Universitat Politècnica di Valencia (SP), SUPSI (CH), Università degli Studi di Milano, Università degli Studi di Milano Bicocca, Sapienza Università di Roma, Università del  Molise, Università di Pisa, Università degli Studi di Torino, Università degli Studi di Padova, Istituto di Ricerche Farmacologiche ‘‘Mario Negri’’ IRCCS, CNR.

Linea di ricerca in Gestione sedimenti

Questa linea di ricerca riguarda la gestione sostenibile dei sedimenti in bacini alpini sfruttati per produzione idroelettrica con approccio multi-disciplinare: indagine sperimentale e numerica del trasporto solido in operazioni di rimozione di sedimenti per fluitazione da serbatoi e relativo impatto ambientale delle operazioni.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: sedimenti, trasporto solido, corsi d’acqua alpini, serbatoi, energia idroelettrica, pesci, macroinvertebrati bentonici
Settori ERC: PE8_3, PE10_18, LS8_1
Collaboriamo con: Gruppo di Ecologia Acquatica (DISTA); Università, Istituzioni e Aziende coinvolte nel progetto INTERREG GE.RI.KO.MERA (ID 473458); Università di Lleida (Catalogna)

Linee di ricerca in Igiene ambientale e occupazionale

La linea di ricerca in Igiene occupazionale si occupa dello sviluppo e valutazione di metodi e strategie per la valutazione dell'esposizione professionale ad agenti chimici, fisici e biologici, della misura e modellizzazione dell'esposizione occupazionale ad agenti di rischio chimico, della valutazione dell'impatto sulla salute umana e della ricerca applicata alla valutazione e gestione del rischio chimico.
La linea di ricerca in Igiene ambientale si occupa di studi di valutazione dell'esposizione e dell'impatto sulla salute di inquinanti atmosferici (indoor e outdoor), dello sviluppo di procedure per la valutazione dell'esposizione della popolazione generale agli inquinanti atmosferici interni ed esterni, dello sviluppo di procedure analitiche per la determinazione quantitativa di inquinanti atmosferici (ad es. particelle fini e ultrafini, inquinanti gassosi) e dell’analisi dei determinanti/identificazione delle sorgenti di inquinanti indoor. Le competenze accademiche acquisite in queste linee di ricerca sono sfociate nella costituzione di uno spin-off accademico (Melete S.r.l.) e nella partecipazione attiva dei componenti del gruppo di ricerca nel consiglio direttivo dell’Associazione Italiana degli igienisti Industriali (AIDII) e dell’Istituto di Certificazione delle Figure della Prevenzione (ICFP), oltre che nel Collegio Nazionale dei Professori Ordinari di Medicina del Lavoro.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Sito web del gruppo: https://rahh.uninsubria.it/

Parole chiave: igiene ambientale e occupazionale, valutazione dell’esposizione, valutazione e gestione del rischio tossicologico, interazioni ambiente-salute umana, qualità dell’aria degli ambienti indoor, modellistica dell’esposizione
Collaboriamo con: Università degli Studi di Milano, Fondazione IRCCS Ca' Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Politecnico di Milano, Università degli Studi di Brescia, Torino, Napoli, Bari, Padova; Institute for Global Health (Barcelona), Eötvös Loránd University (Budapest), National Center for Scientific Research Demokritos (Atene)

Linea di ricerca in Impatti del cambiamento climatico e scienze polari

Questa linea di ricerca si occupa dello studio degli impatti del Cambiamento Climatico recente e passato sugli ecosistemi con un approccio multidisciplinare ed inter-dipartimentale. Gli impatti del cambiamento climatico vengono analizzati e quantificati in relazione ad alcuni componenti fondamentali degli ecosistemi terrestri, in particolare la vegetazione, la criosfera (ghiacciai e permafrost), il suolo. La valutazione viene effettuata a diversi livelli di organizzazione ecologica (dalla specie, alla comunità, al paesaggio) e con diversi indicatori tra i quali la biodiversità vegetale, il debito di estinzione, i cicli fenologici e le loro alterazioni, i flussi di gas serra con particolare attenzione ai flussi di CO2, le dinamiche vegetazionali ricostruite attraverso l’elaborazione di cartografie vegetazionali e/o analisi dendrocronologiche. Inoltre vengono analizzati e valutati gli impatti del cambiamento di uso del suolo indotti dall’Uomo e le loro interazioni con gli impatti del cambiamento climatico nel regolare la biodiversità e la dinamica dei sistemi vegetazione-suolo. Oltre agli impatti diretti sugli ecosistemi, vengono valutati anche impatti indiretti come ad esempio l’attivazione di fenomeni di instabilità superficiale e le loro conseguenze ambientali. Per la modellazione dei potenziali impatti del cambiamento climatico del futuro sono in corso, sia sulle Alpi Italiane che in Antartide, esperimenti di manipolazione che simulano particolari scenari di cambiamento climatico monitorando gli impatti sugli ecosistemi.           
Le attività di ricerca includono anche l’analisi del paleoclima, con l’individuazione di eventi di cambiamento climatico del passato (ad esempio della Piccola Età Glaciale in Antartide), anche con riferimento alle relazioni tra cambiamenti climatici globali del passato e l’evoluzione vegetale, con un approccio filogenetico e filogeografico.  Le attività di ricerca si svolgono prevalentemente in ambito alpino (aree di alta quota) e polare, sia in Antartide che in Artico.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: cambiamento climatico, vegetazione, biodiversità, permafrost, ghiacciai, flussi di CO2, cartografia vegetazionale, dendrocronologia, monitoraggio, manipolazione, network, Antartide, Artide, Alpi  
Collaboriamo con: Università di Tuscia, Perugia, Torino, Trieste, Ferrara; British Antarctic Survey; University of Lisbon; Vrije University of Amsterdam; University of Barcelona; Masarik University of Brno; Australian National University; GFZ German Research Centre for Geosciences; University of Svalbard; University of Lund; University of Canary; Panel Internazionale ITEX

Linea di ricerca in Pericolosità geologica

Questa linea di ricerca si occupa della caratterizzazione dei rischi geologici, mediante un approccio multidisciplinare. Usiamo tecniche e metodi afferenti a varie discipline, tra cui la geologia del Quaternario, tettonica attiva e rischio sismico, geologia strutturale, ingegneria geologica, idrogeologia e geologia in ambiente urbano. Una parte fondamentale delle nostre ricerche si basa sull’acquisizione diretta di dati di campagna (ad esempio, rilevamento di effetti ambientali a seguito di terremoti), da affiancare a metodi di indagine indiretti, analisi di laboratorio e dati acquisiti da satellite.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Sito del gruppo: https://perigeo.uninsubria.it/
Parole chiave: pericolosità geologica, rischi naturali, terremoto
Settore ERC: PE10
Collaboriamo con: University of London – Birkbeck, UK; University of Reno, USA; Geological Survey of Israel; INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia); Ispra (Istituto Superiore per la protezione e la ricerca ambientale; CNR-Igg (Istituto di Geoscienze e Georisorse); Università di Milano; Sogin spa; La Filippa (Cairo Montenotte, SV); Comune di Como

Linea di ricerca del gruppo Sicurezza ed intensificazione di processo

Il gruppo si occupa di diverse linee di ricerca, tra le quali: l’intensificazione di processo (intesa come drastica riduzione delle dimensioni di un impianto di produzione contestuale al minor impiego di solventi ed alla realizzazione di una maggiore efficienza energetica), la sicurezza negli impianti dell’industria di processo, la caratterizzazione della violenza delle esplosioni di polveri organiche e metalliche, la definizione di nuove procedure tecniche per effettuare la valutazione del rischio negli impianti dell’industria di processo. L’approccio seguito prevede l’utilizzo sia di modellazione matematica (al fine di simulare il comportamento dinamico di apparecchiature di processo, descrivere l’evoluzione temporale dei fenomeni di esplosione termica, ecc..) sia di tecniche sperimentali (calorimetria di reazione e test di esplosività/ infiammabilità di gas e polveri).

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: esplosioni termiche; valutazione del rischio; simulazione di apparecchiature di processo
Collaboriamo con: Politecnico di Milano (Dipartimento di Chimica, Materiali ed Ingegneria Chimica “G. Natta”, Milano), Politecnico di Torino (Torino), Università degli Studi di Bologna (Bologna), IQS Universidad Ramon Llull (Barcellona, Spagna), Innovhub SSI (San Donato Milanese, Milano), Icap-Sira Chemicals And Polymers S.P.A. (Parabiago, Milano), DEKRA Italia (Cinisello Balsamo, Milano).

Sezione Chimica

Linea di ricerca in Algoritmi stocastici

Questa linea di ricerca si occupa dello sviluppo di algoritmi stocastici per la risoluzione dell’equazione di Schödinger e della loro applicazione per lo studio della struttura elettronica di sistemi correlati, e per l’indagine della chimica esotica di sistemi atomici e molecolari contenenti particelle esotiche come positroni o muoni.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave:  metodo Monte Carlo quantistico, positronium chemistry, struttura nodale di sistemi elettronici
Settori ERC: PE2_7, PE4_1, PE4_13
Collaboriamo con: Université de Toulouse, CNRS (Francia)

Linea di ricerca in Biochimica e proteomica funzionale

Questa linea di ricerca è focalizzata sulla comprensione dei meccanismi molecolari responsabili di neurodegenerazione, con un particolare focus sulla malattia di Parkinson, allo scopo di contrastarli trovando nuovi target terapeutici e marcatori periferici di malattia. L’approccio sperimentale, basato sulla proteomica, viene seguito dall’uso di strumenti bioinformatici che permettono, grazie alla generazione di network di proteine, la formulazione di nuove ipotesi. L’approccio “systems biology” viene usato per l’integrazione di dati sperimentali con conoscenze pregresse, al fine di evidenziare le vie metaboliche deregolate dalle malattie neurodegenerative. Il nostro gruppo ha competenze di programmazione e analisi statistica di big data. Inoltre, guida l’azione della Human Proteome Organization, volta ad elucidare il ruolo del proteoma mitocondriale. Infine, una seconda linea di ricerca si occupa della caratterizzazione chimico-fisica delle proteine plasmatiche e della loro interazione con i farmaci.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: malattia di Parkinson, proteomica, albumina
Settore ERC: LS2_3, LS1_2, LS5_11
Collaboriamo con: University of Regina (Canada); Università di Torino; Università di Roma Tre

Linea di ricerca in Chimica analitica

Questa linea di ricerca si occupa di: progettazione hardware, software e automazione di strumentazioni analitiche; sviluppo di nuovi metodi analitici per la determinazione e speciazione di elementi in traccia; sviluppo di metodi spettrofotometrici per l’analisi diretta di campioni liquidi e solidi complessi; ottimizzazione di metodiche analitiche con ICP-MS con sorgente ad ablazione laser (LA) per l’analisi diretta di campioni solidi con risoluzione spaziale; sviluppo di nuove tecniche per la preparazione e lo studio di materiali nanostrutturati innovativi per la catalisi e la fotocatalisi per l’abbattimento di inquinanti e la produzione di idrogeno;p rogettazione sperimentale, ottimizzazione di processo e trattamento dati con tecniche statistiche classiche e multivariate; analisi di materiali per lo studio e definizione di processi idrochimici e geochimici.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: sviluppo di nanomateriali funzionali; sviluppo di tecniche analitiche; analisi multivariata
Settore ERC: PE4_5, PE5_6, PE4_18
Collaboriamo con: Friedrich-Alexander-Universität (Germania);  University of Nevada (USA);  Universitat Rovira i Virgili (Tarragona, Spagna)

Linea di ricerca in Chimica industriale

Questa linea di ricerca si occupa dello studio e della caratterizzazione di sistemi catalitici eterogenei ed omogenei e dello sviluppo e dell’intensificazione di processi industriali. Nello specifico lo studio è incentrato sulla sintesi di nuovi catalizzatori con tecniche convenzionali e non (microemulsioni, micelle inverse, formazione di nanoparticelle di fase attiva sulla superficie del supporto) e la loro caratterizzazione sia dal punto di vista strutturale e delle proprietà chimico fisiche (mediante l’impiego di tecniche spettroscopiche, termiche, e di microscopia elettronica: XAS, FT-IR, Raman, TPR/O ecc.) che da un punto di vista dell’attività catalitica. I campi di applicazione sono quelli della chimica di base e degli intermedi nell’ottica di sostituire processi esistenti con nuovi processi più ecocompatibili o di valorizzare sottoprodotti e materie rinnovabili. Lo studio dei meccanismi di reazione mediante l’impiego di tecniche spettroscopiche e di calcolo è un valido supporto per l’ottimizzazione delle formulazioni dei materiali attivi e per la corretta conduzione delle reazioni. Affiancato all’attività di ricerca chimica di base vengono sviluppati e messi a punto prototipi di reattori in flusso per la conduzione di reazioni in continuo sia allo stato stazionari che in regime transiente.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: catalisi eterogenea; meccanismi di reazione; intensificazione di processo
Settore ERC: PE4_10, PE4_12, PE4_4
Collaboriamo con: Università di Bologna; Rutherford Appleton Laboratory

Linea di ricerca in Composti di coordinazione

Questa linea di ricerca si occupa dello studio di molteplici aspetti dei composti di coordinazione: dalla progettazione di nuovi leganti fino alla sintesi e completa caratterizzazione spettroscopica dei complessi risultanti. È noto infatti che leganti opportunamente funzionalizzati sono in grado di influenzare notevolmente le proprietà e la reattività dei corrispondenti composti di coordinazione, che spesso mostrano rilevanti potenzialità in diverse applicazioni (catalisi, luminescenza, materiali). Un fine-tuning degli effetti sterici ed elettronici dei leganti permette quindi di sintetizzare composti di coordinazione che presentano una stretta correlazione tra proprietà fisiche, reattività e caratteristiche strutturali. Proprio lo studio di relazioni struttura-proprietà è alla base della Ricerca condotta nel gruppo, di recente focalizzata sulla sintesi di nuovi sistemi in grado di operare come catalizzatori in fase omogenea per la sintesi di fine chemicals (reazioni di formazione di legami C-C, C-E; funzionalizzazione di legami C-H, C-E) o come materiali ibridi inorganici-organici per la realizzazione di polimeri di coordinazione funzionalizzati. Un’altra importante tematica affrontata riguarda la sintesi di complessi luminescenti dei metalli in configurazione d10 (CuI, AgI, ZnII), con particolare attenzione alla correlazione tra le loro proprietà foto-fisiche (in soluzione, in solido ed in film) in dipendenza delle caratteristiche strutturali ed elettroniche.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: luminescenza; catalisi omogenea; relazioni struttura-proprietà
Settore ERC: PE5_9, PE5_13, PE5_18
Collaboriamo con: Université de Neuchâtel (Svizzera); Università di Milano

Linea di ricerca di Mat(h)Chem

Questa linea di ricerca si occupa di sistemi compositi su scala nanometrica; si tratta di una classe di materiali funzionali utilizzabili per la fabbricazione di dispositivi molecolari. Il gruppo si interessa degli aspetti chimico-fisici di materiali funzionali, dalle fasi preparative alla loro caratterizzazione, sia dal punto di vista sperimentale che, soprattutto, teorico-modellistico. In particolare, Mat(h)Chem si occupa di ibridi compositi molecole-sistemi porosi, processi di Chemical Vapor Deposition, superfici e interfacce nanostrutturate di semiconduttori e loro funzionalizzazione, e processi di autoassemblaggio.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Sito del gruppo: https://yourmoleculardreams.blog
Parole chiave: chimica computazionale, materiali porosi, interfacce
Settore ERC: PE4_1, PE4_4, PE4_13
Collaboriamo con: University of Bern (Svizzera);  CNR e Università di Padova; University of Minnesota (USA)

Linea di ricerca del gruppo MedChem & AsyCat

Il gruppo opera nel campo della modulazione di interazioni proteina-proteina.

Le interazioni non covalenti permettono il trasferimento dell’informazione chimica sia nei processi biologici che in quelli della catalisi omogenea. L’utilizzo di piccole molecole a carattere peptidico o peptidomimetico dotate di proprietà stereochimiche e conformazionali ben definite, rappresenta da alcuni anni una metodologia di modulazione dell’interazione proteina-proteina sulla membrana cellulare, attivando od inibendo le funzioni cellulari. In aggiunta, più recentemente l’utilizzo di ligandi selettivi delle proteine della matrice cellulare ha permesso il trasporto selettivo di farmaci (small molecule-drug conjugates) per lo sviluppo di terapie mirate. Il gruppo di ricerca ha sviluppato ligandi integrinici ciclici contenenti le sequenze tripeptidiche Arg-Gly-Asp e iso-Asp-Gly-Arg e scaffold dichetopiperazinici bifunzionali in grado di orientare le sequenze per ottenere binding integrinici molto efficienti (nanomolari). Questi ligandi mostrano un’attività inibitrice delle funzioni integriniche molto efficiente e la capacità di trasportare selettivamente farmaci citotossici su cellule tumorali ad alta espressione integrinica.  Sempre nel campo della modulazione di interazioni proteina-proteina, il gruppo di ricerca ha recentemente iniziato lo studio di inibitori peptidici, disegnati tramite tecniche di structure-based drug design, della proteina YeaZ contenuta nel batterio patogeno P. aeruginosa.

In modo del tutto analogo, l’utilizzo di leganti chirali intorno a centri metallici attivi cataliticamente, permette il trasferimento dell’informazione stereochimica nella reazione catalitica e porta alla formazione di prodotti enantiomericamente arricchiti. In tale ambito il gruppo di ricerca ha sviluppato diversi approcci innovativi che spaziano dalla formazione di leganti chirali supramolecolari all’utilizzo di miscele di leganti in grado di assemblarsi selettivamente intorno al centro metallico. Gli sviluppi più recenti mirano alla formazione di complessi chirali di ferro e altri metalli non nobili, che presentano costi più contenuti e profili di tossicità molto limitati.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: peptidomimetics, protein-protein interactions, homogeneous catalysis          
Settore ERC: PE5_17, PE5_9    
Collaboriamo con: Università di Milano; Universität zu Köln (Germany)

Linea di ricerca del Modeling Laboratory for Catalysis, Colloids and Surfaces (Mo.La.C.C.S.)

Il gruppo si occupa di modellistica chimica computazionale, sia per quanto riguarda la reattività chimica, sia per le proprietà di sistemi in fase condensata. Esempi recenti riguardanti gli aspetti reattivi sono rappresentati dallo studio delle reazioni di Guerbet e di trasferimento di ione idruro catalizzate da ossidi alcalino-terrosi nano-strutturati, oppure dalla catalisi omogenea di trasferimento d’idrogeno mediata da complessi di rutenio. Nell’ambito dei sistemi in fase condensata, indichiamo sia lo studio delle proprietà acido-base di sistemi poli-elettrolitici a base polimerica, sia il calcolo delle proprietà energetiche, strutturali e di adsorbimento di aggregati dell’idrogeno molecolare e dei suoi isotopi. L’interesse per le proprietà elettrolitiche di sistemi polimerici ha recentemente condotto il gruppo a collaborare sia allo sviluppo di materiali con spiccate caratteristiche antimicrobiche ed all’investigazione del loro meccanismo d’azione, sia allo studio delle proprietà chimico-fisiche di assorbimento e rilascio di sostanze farmacologicamente attive da micelle, vescicole e placche preparate con tensioattivi di natura polimerica.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: modellistica chimica, Cìchimica teorica e computazionale, sistemi colloidali anche a base polimerica
Settore ERC: PE3_17, PE4_15, PE4_14
Collaboriamo con: Università di Bologna; Arcadia University (PA, USA)

Linea di ricerca in Nuovi sistemi eterociclici

Questa linea di ricerca si occupa dello sviluppo di nuovi sistemi eterociclici allo scopo di progettare composti di interesse applicativo, in particolare nel campo della catalisi o dei materiali elettroattivi. Molti dei sistemi investigati si basano su strutture atropisomeriche bieterocicliche che sono state utilizzate con successo sia nel campo della catalisi organica e organometallica sia nel campo dei materiali per ottenere, a seguito di un’ossidazione chimica o elettrochimica, oligomeri inerentemente chirali. Questi ultimi sono stati utilizzati per preparare elettrodi chirali in grado di discriminare gli enantiomeri di analiti  di natura differente.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: chiralità inerente, catalisi asimmetrica, materiali elettroattivi
Settore ERC: PE5_17, PE5_4, PE5_15
Collaboriamo con: Università di Milano; University of Stuttgart

Linea di ricerca in Sintesi innovativa di molecole organiche

Questa linea di ricerca si occupa della sintesi innovativa, purificazione e caratterizzazione sia di molecole organiche con potenziale attività biologica sia di molecole di difficile accesso (sistemi policiclici ed eterociclici di varia natura). Particolare attenzione è rivolta alla determinazione e processi sostenibili, puntando quindi sull‘uso di reagenti a basso impatto ambientale e condizioni di reazione mild.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: reazioni catalizzate da metalli di transizione; reazioni tramite attivazione di legami C-H; progettazione e messa a punto di metodologie per la sintesi di molecole organiche a basso peso molecolare
Settore ERC: PE5_13, PE5_17
Collaboriamo con: Università degli Studi di Milano; Sorbonne Université (Francia)

Linea di ricerca in Sintesi organica di nuove molecole

La linea di ricerca si occupa della sintesi organica di nuove molecole che possano avere attività e impiego come nuovi materiali. Le tipologie di sintesi impiegate spaziano in un ambito estremamente ampio rivolto alla preparazione di derivati eterociclici, prevalentemente a scheletro indolico, ma non solo. Oltre a condizioni classiche le reazioni vengono condotte anche attraverso metodiche non convenzionali con l’ausilio di microonde, ultrasuoni, ball-milling. Sono inoltre in corso studi rivolti alla sintesi totale di composti naturali e sostanze biologicamente attive. Le linee perseguite sono le seguenti: sintesi di derivati eterociclici a scheletro indolico con potenziale attività biologica;  sintesi e preparazione di monomeri a scheletro bisindolico inerentemente chirali; preparazione di derivati dichetonici e di loro complessi chetoenolici con metalli; sintesi di derivati macrociclici (porfirinici e porfirazinici).

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

  • Andrea Penoni – professore associato
  • L. Scarpinello - dottorando

Parole chiave: indoli, alchini, ciclizzazioni
Settore ERC: PE5_17, PE5_13, PE4_2
Collaboriamo con:  Università di Torino; University of Oklahoma (Norman, USA); Mody University of Science and Technology (Lakshmangarh, Rajasthan, India)

Linea di ricerca del gruppo S-TEAM

La linea di ricerca del gruppo S-TEAM coniuga conoscenze avanzate nelle Scienze chimiche e in Cristallografia alla diffrazione di raggi X da polveri, per la caratterizzazione strutturale e funzionale di materiali avanzati. Quale esempio, si citano in questo contesto: lo studio di polimeri di coordinazione porosi con leganti donatori all’azoto quali adsorbenti di diossido di carbonio, condotto partendo dalla caratterizzazione degli aspetti strutturali in condizioni ambientali, per indagare poi, in situ e operando, la risposta strutturale del materiale in presenza del gas sonda; lo studio di polimeri di coordinazione con leganti perfluorurati donatori all’azoto quali materiali a bassa costante dielettrica, associando l’indagine degli aspetti strutturali allo studio del comportamento idrofobico e alla caratterizzazione delle proprietà elettriche.

L’attività scientifica di S-TEAM si svolge sia presso le strutture del Dipartimento di Scienza e alta tecnologia – DiSAT dell’Università degli Studi dell’Insubria, sia presso large scale facilities. La realizzazione dei singoli progetti è resa possibile dalle collaborazioni che S-TEAM ha intessuto nel corso degli anni al livello nazionale e internazionale.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: polimeri di coordinazione, diffrazione di raggi X da polveri (in situ e operando)
Settore ERC: PE5_1, PE5_8, PE5_19
Collaboriamo con: Università di Camerino; ICCOM CNR

Linea di ricerca del gruppo To.Sca.Lab.

To.Sca.Lab (Total Scattering Laboratory, un progetto congiunto tra Uni-Insubria e CNR) fonde expertise teorica e sperimentale in Chimica, Cristallografia e Fisica, all’interno di un progetto unificante basato su Tecniche di scattering (da raggi X a luce visibile) per applicazioni nell’ambito delle Nanoscienze e Nanotecnologie. L’attività scientifica è focalizzata sulla ricostruzione del comportamento strutturale, microstrutturale e dinamico di materiali nanostrutturati, parzialmente ordinati o diversamente disordinati, a scale di lunghezza differenti (a partire dalla risoluzione atomica fino a dimensioni micrometriche), e di correlarne le proprietà funzionali. Tra gli scopi precipui di questo progetto rientrano la promozione di attività di ricerca scientifica e di divulgazione, nonché di trasferimento tecnologico. Le attività di ricerca si svolgono essenzialmente negli spazi destinati al To.Sca.Lab, sotto forma di ricerche sperimentali (misure di diffrazione ed interpretazione dati), di progettazione e sviluppo di modelli e software per l’analisi dati di scattering di raggi X (pre-processing e data-reduction; Debye Function Analysis) e di implementazione di modelli e tecniche strumentali e computazionali per l’analisi combinata di dati di small- e wide-angle X-ray scattering.  Parte dell’attività di ricerca è realizzata in collaborazione con il Paul Scherrer Institut, sede della Material Science Beamline del Sincrotrone svizzero, sia sul versante sperimentale che quello teorico.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: nanomateriali, tecniche di scattering, struttura e microstruttura di solidi difettivi
Settore ERC: PE5_1, PE5_6, PE4_17    
Collaboriamo con: Paul Scherrer Institut and Swiss Light Source (Svizzera); ETH (Zurigo, Svizzera); Aarhus University (Danimarca)

Sezione Fisica

Linea di ricerca in Astrofisica e cosmologia

La linea di ricerca si occupa di tre argomenti distinti:

  1. caratterizzazione delle sorgenti di onde gravitazionali, sia galattiche che extragalattiche, con particolare riferimento alla dinamica di sistemi binari e tripli di buchi neri massivi, in previsione della missione ESA-NASA LISA
  2. Fisica del mezzo intergalattico, modelli di reionizzazione ed evoluzione/formazione delle sorgenti ionizzanti (galassie star-forming e AGN)
  3. Fisica delle atmosfere primordiali di esopianeti e osservazioni di alta energie (EUV/X-rays) di stelle di tipo M ospitanti sistemi planetari.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: cosmologia, onde gravitazionali, fisica del mezzo intergalattico, esopianeti
Settore ERC: PE9
Collaboriamo con: INAF, Università degli Studi di Milano Bicocca, UCSC (USA), UMinn (USA), University of Durham (UK), MPA (Germania)

Linea di ricerca in Fisica dello stato solido amorfo

La stragrande maggioranza delle ricerche in fisica dello stato solido si occupa di solidi perfettamente cristallini e tuttavia quest'ultimi sono più l'eccezione che la regola - in natura e nella tecnica. Questa linea di ricerca si occupa dello studio dei solidi amorfi o topologicamente disordinati, che rappresentano una reale sfida dal punto di vista dello studio delle loro proprietà a livello microscopico.
L'idea è che a basse temperature la fisica dei solidi amorfi mostra notevoli semplificazioni. A basse temperature esistono gradi di libertà chiamati Tunneling Systems che possono essere usati come sonde per investigare la reale struttura di questi materiali a un range atomico intermedio e che hanno permesso di capire che i solidi amorfi sono in realtà un nuovo tipo di solido diverso dal cristallo (anche quando cosparso di difetti) e tuttavia nemmeno un liquido arrestato, come comunemente pensato. Simili considerazioni valgono per i film amorfi.

Negli ultimi 15 anni molto è stato fatto per comprendere i vetri silicati a basse temperature con un modello che attualmente è testato ancheper il Si amorfo (particolarmente interessante dal punto di vista tecnologico) e il Ge amorfo. I dati sperimentali per a-Si e a-Ge a basse temperature mostrano la stessa fenomenologia dei vetri silicati in presenza o meno di un campo magnetico. Il lavoro di ricerca riguarda, per esempio, l’adattamento del modello a questi sistemi in modo da arrivare a conclusioni legate alla struttura che possano portare a migliorare alcune caratteristiche nelle applicazioni (quali l’efficienza per l’uso nelle celle solari). Applicazioni legate alla fabbricazione di qubit efficienti per la "quantum information revolution" a venire sono anche contemplate.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: amorphous solids
Settore ERC: PE2

Linee di ricerca in Fisica Teorica

Le linee qui elencate si occupano di investigare diversi aspetti della fisica teorica includendo i seguenti argomenti:

  • Gravità analoga: riproduzione in laboratorio di effetti quantistici della fisica dei buchi neri, mediante modelli analoghi in mezzi materiali
  • Relatività generale: determinazione di limiti universali per il rapporto M/R per stelle di neutroni e di quark mediante tecniche di teoria delle superfici minimali. Studio di effetti relativistici che simulano la presenza di dark matter e teoria delle distribuzioni su spazi curvi
  • Cosmologia: costruzione di modelli cosmologici, aspetti classici e quantistici
  • Teoria quantistica dei campi: teorie quantistiche dei campi su spazi curvi con particolare attenzione agli spazi di de Sitter e anti de Sitter; sviluppo di nuove tecniche di calcolo per le ampiezze di scattering in teorie supersimmetriche e non
  • Supergravità: determinazione di soluzioni esplicite di buco nero in teorie di supergravità gauged accoppiata con la materia
  • Teoria delle stringhe: costruzione geometrica delle teorie di superstringhe mediante lo sviluppo della supergeometria di supervarietà non projected
  • String field theory: aspetti matematici della teoria di campo di stringa bosonica aperta; mirror symmetry, omologia ciclica, coomologia degli spazi dei loop e supergeometria della closed super string field theory
  • Gravità quantistica: formulazione geometrica di una gravità quantistica senza punti
  • Teoria dei gruppi di Lie: conseguenze fisiche della concentrazione della misura per gruppi infiniti. Costruzioni di nuove soluzioni istantoniche in teorie di Yang-Mills. Nuove soluzioni skyrmioniche.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: string theory; black holes; N=2 gauged super gravity; Lie groups; scattering amplitudes; super symmetry; super  geometry; analogue gravity; mirror symmetry; loop manifolds
Settore ERC: PE2_1, PE2_2, PE2_13
Collaboriamo con: IHES-Bures sur Yvettes; Università degli Studi di Milano; Politecnico di Milano; Università degli Studi di Catania; Universität Bonn; IPhT CEA Saclay; Università degli Studi di Padova; Università del Piemonte Orientale; CBPF-Rio de Janeiro

Linea di ricerca in Hadron Spin Physics

Questa linea di ricerca riguarda effetti di spin e in particolare spin trasverso rispetto alla direzione di moto nelle collisioni tra adroni ad alte energie. Si studia inoltre la struttura interna dei protoni e neutroni, in termini dei quark e gluoni e le correlazioni tra le loro polarizzazioni e impulsi.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: spin, polarizzazione, fisica adronica, alte energie
Settore ERC: PE2_2

Linee di ricerca del gruppo InsLight

Didattica della Fisica

La linea di ricerca portata avanti da questo sotto-gruppo mira ad individuare nuove strategie didattiche e, in particolare, ad incoraggiare e sostenere l'attività sperimentale nelle scuole superiori. L’attività di ricerca si svolge a stretto contatto con studenti e insegnanti.
Tra le iniziative in questo ambito menzioniamo:            

  • il progetto “LuNa – La natura della Luce nella luce della Natura” per la realizzazione di esperimenti didattici legati alla luce e alla Fisica Moderna   
  • la “Joint International Physics Summer School – Optics”, organizzata a Como e a Olomouc (Czech Republic)
  • il Workshop “Officina di didattica e divulgazione della Fisica” organizzato ogni anno su aspetti diversi della fisica e destinato a docenti e studenti della scuola secondaria superiore
  • il Progetto Lauree Scientifiche (PLS) laboratori per studenti (ottica, robotica, automazione) e corsi di aggiornamento per insegnanti (progettazione di percorsi didattici sulla fisica di base con approccio laboratoriale e sulla meccanica quantistica)
  • un corso introduttivo alle Scienze Forensi, in collaborazione con il Reparto Investigazioni Scientifiche (RIS) dei Carabinieri di Parma.

I componenti sono:

Parole chiave: didattica della fisica, attività sperimentali hands-on
Collaboriamo con: Università degli Studi di Bologna

Fisica biomedica

La linea di ricerca portata avanti da questo sotto-gruppo si occupa di applicare metodi avanzati di spettroscopia molecolare di stato elettronico (principalmente in fluorescenza) all’indagine di sistemi molecolari di interesse biologico e/o medico farmaceutico. Diversi sono i filoni affrontati: lo studio delle transizioni conformazionali di singole molecole di DNA, e delle loro interconnessioni con le funzioni biologiche di regolazione epigenetica della replicazione; l’individuazione di agenti chemioterapici basati su piccole molecole in grado di legarsi al DNA e di modulare la sua attività biologica; la caratterizzazione, con metodi di fluorescenza steady-state e time-resolved, delle prime fasi di oligomerizzazione di proteine amiloidi quali l’amiloide b-42 (Ab), responsabile del morbo di Alzheimer, e l’a-sin-nucleina (a-syn), implicata nell’insorgenza del Parkinson; la valutazione e l’ottimizzazione di strutture molecolari ad azione citotossica fotoattivata (photosensitizers), di grande importanza in dermatologia e per il trattamento di tumori superficiali, nonché in odontoiatria per la cura delle carie.

A fianco di queste tematiche di stampo più schiettamente biomedicale, il gruppo è attivamente coinvolto nello sviluppo e nella caratterizzazione di nuovi materiali (polimeri organici e di coordinazione, photoswitches, surfattanti, liposomi) per la delivery o il rilascio controllato di farmaci e nell’implementazione di un sistema miniaturizzato per il monitoraggio, con tecniche di chemiluminescenza, del trafficking di ioni calcio in tessuti neuronali basato su rivelatori multi-pixel (silicon photomultipliers).

I componenti sono:

Parole chiave: fluorescenza, studi conformazionali su singole molecole di DNA, legame DNA-farmaci, aggregazione di proteine amiloidi, farmaci ad azione fotosensibilizzata, sistemi molecolari e supramolecolari per la delivery ed il rilascio controllato di farmaci, metodi e tecnologie avanzate per biofotonica           
Settori ERC: PE3_16, PE4_2
Collaboriamo con: Università di Milano Bicocca; Istituto Nazionale dei Tumori; Università di Padova; Università di Milano; Università di Oslo; Università del Piemonte Orientale; Politecnico di Porto

Ottica quantistica

La linea di ricerca portata avanti da questo sotto-gruppo riguarda alcuni importanti aspetti dell’interazione radiazione materia, quali l’ottica non lineare, l’informazione quantistica e la caratterizzazione di diverse classi di fotorivelatori. Grazie alla disponibilità di  diverse sorgenti laser e differenti sistemi di acquisizione, la ricerca viene svolta in diversi regimi di intensità, che vanno dal cosiddetto regime di singolo fotone al dominio macroscopico, passando attraverso il poco esplorato regime mesoscopico. In tale dominio, gli stati ottici prodotti possono contenere alcuni fotoni per impulso e la loro rivelazione richiede l’utilizzo di rivelatori in grado di distinguere e contare i fotoni.

Nello specifico, gli ambiti di ricerca attuali sono: generazione e caratterizzazione di stati ottici sia classici che quantistici per applicazioni all’Informazione quantistica e alla Comunicazione quantistica; protocolli di imaging basati sull’esistenza di correlazioni classiche e quantistiche tra stati ottici per la verifica dei fondamenti della Meccanica quantistica e per applicazioni all’Informazione quantistica; nuovi schemi di rivelazione basati sull’uso di rivelatori in grado di distinguere e contare fotoni, come ad esempio fotorivelatori ibridi o fotorivelatori al silicio, per investigare la natura dualistica (onda-corpuscolo) della luce.

I componenti sono:

Parole chiave: ottica quantistica, informazione quantistica, fotorivelatori, processi ottici non lineari
Settore ERC: PE2_10            
Collaboriamo con: Università degli Studi di Milano; INRIM, Torino; Joint Laboratory of Optics e Palacky University, Olomouc, Repubblica Ceca

Linea di ricerca INSULAB

Questa linea di ricerca riguarda lo sviluppo di rivelatori nell’ambito della fisica delle particelle, la fisica dello spazio e la fisica medica. Il gruppo ha esperienza pluriennale su sistemi di rivelazione basati su scintillatori, fibre scintillanti, rivelatori al silicio ed elettronica di frontend e di lettura per applicazioni in tracking, calorimetria e imaging.
I progetti in corso sono: ENUBET (Enhanced NeUtrino BEams from kaon Tagging - project ID 681647, ERC-CoG-2015 – http://enubet.pd.infn.it/) dedicato allo sviluppo di calorimetri veloci letti da fotomoltiplicatori al silicio per misurare il rate di positroni in un tunnel di decadimento corto per migliorare l’incertezza sulla misura della sezione d’urto dei neutrini elettronici; ELIOT (Electromagnetic processes In Oriented crysTals – INFN Commissione Scientifica Nazionale V) dedicato allo studio dell’influenza cristallina sui processi elettromagnetici nella materia, allo scopo di realizzare rivelatori compatti e sensibli alla direzione e sorgenti gamma innovative.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: neutrini, cristalli, rivelatori al silicio, fotomoltiplicatori al silicio, calorimetri shashlik
Settore ERC: PE2_2
Collaboriamo con: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (sezioni di Milano Bicocca, Ferrara, Legnaro, Bologna, Padova, Roma1), IPHC Strasburgo, CERN, DESY

Linea di ricerca in Light Scattering

Questa linea di ricerca riguarda il campo delle nano particelle e dei fluidi complessi, con particolare attenzione allo sviluppo di nuovi metodi ottici per il light scattering statico e dinamico, nuove tecniche di imaging, ghost imaging, metrologia tramite speckle, misura della velocità in fluidi, misura della dimensione delle particelle.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Siti web di riferimento: www.dfm.uninsubria.it/laboferri/http://toscalab.uninsubria.it/
Parole chiave: light scattering, nano particelle, particel sizing, fibrina, speckle imaging
Settore ERC: PE2_7
Collaboriamo con: prof. N. Masciocchi (Insubria) e dott. A. Guagliardi (IC_CNR) cofondatori del Centro di Ricerca To.Sca.Lab

Linea di ricerca in Ottica nonlineare ultraveloce

Unendo le competenze provenienti dalle comunità di ottica lineare, ottica quantistica e di ottica non lineare ultra-veloce, il nostro gruppo ha fortemente contribuito alla ricerca sulla localizzazione spazio-temporale della luce e la generazione e propagazione di onde coniche non lineari in mezzi dielettrici trasparenti. Lo studio di questi pacchetti d’onda ha portato al loro utilizzo in diversi ambiti e per diverse applicazioni quali la generazione parametrica di radiazione, la generazione di microcanali di plasma stabili, e la microlavorazione laser. La nostra attività di ricerca si articola in due linee principali: 

  • Shaping del fascio laser e applicazione alla microlavorazione laser: microfabbricazione laser di material trasparenti mediante fasci di Bessel (generazione di guide d’onda e microcanali ad alto aspect ratio; microlavorazione laser per la funzionalizzazione di superfici); microlavorazione laser su diamante per la microfluidica e applicazioni di biosensing; taglio e foratura di vetri e materiali trasparenti per applicazioni tecnologiche; studio dell’interazione radiazione-materia durante il processo di microlavorazione laser
  • Ingegnerizzazione degli stati quantistici della luce in processi parametrici: parametric down-conversion e generazione di stati entangled di luce nel regime mesoscopico (alta intensità) in cristalli periodically poled; shaping del fascio di pompa e applicazione ai processi parametrici nonlineari in cristalli bulk; caratterizzazione della coerenza spazio-temporale e propietà di correlazione della radiazione superfluorescente, e dell’entanglement multidimensionale

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

  • Paolo Di Trapani – professore associato
  • Ottavia Jedrkiewicz – rircercatore IFN-CNR

Parole chiave: ottica non lineare e processi parametrici, correlazioni quantistiche di luce, entanglement; generazione di pacchetti spazio-temporali localizzati, applicazioni alla microlavorazione laser di materiali trasparenti
Settore ERC: PE2
Collaboriamo con: Politecnico di Milano; IFN-CNR; Ecole Polytechnique, CNRS; Altechna Ltd. (Vilnius)

Linea di ricerca in Ottica quantistica teorica

Questa linea di ricerca riguarda l’entanglement quantistico, una risorsa fondamentale per tecnologie quali la comunicazione, l’informazione e la metrologia.
Il gruppo si occupa in particolare dello studio e della realizzazione di stati di luce “entangled e squeezed” in spazi di Hilbert multi-dimensionali, un campo nato agli inizi degli anni ‘90 quando la comunità dell’ottica quantistica ha iniziato a investigare la correlazione spaziale delle fluttuazioni quantistiche della luce e il loro potenziale nell’ambito del quantum imaging. Negli anni successivi, lo studio si è concentrato sulla possibilità di utilizzare la natura multimodale per incrementare la quantità di informazione in un canale quantistico e la sua sicurezza fino ad arrivare al disegno di nuovi protocolli.

Il gruppo responsabile di questa ricerca è stato uno dei pioneri in Europa e attualmente sta lavorando sui fotoni gemelli generati dal processo di conversione parametrica che avviene in mezzi che esibiscono una riposta ottica del second’ordine; fotoni di questo tipo sono naturalmente entangled in diversi gradi di libertà (polarizzazione, tempo-energia, posizione-momento) e sono studiati sia nel regime spontaneo che in quello stimolato. Lo scopo è quello di realizzare nuovi stati della luce; le attività si svolgono in collaborazione con l’Ultra-fast Nonlinear Optics group.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: ottica quantistica, stati non classici della radiazione elettromagnetica, sorgenti di fotoni gemelli, manipolazione dell'entanglement quantistico, cristalli nonlineari fotonici 

Settore ERC: PE2_9, PE2_10           
Collaboriamo con: CNR

Linea di ricerca in Rivelatori di particelle elementari & quanti di luce

Questa linea di ricerca indirizza lo sviluppo di strumenti e metodi basati sull’uso di rivelatori al silicio di particelle elementari e fotoni, i quanti di luce. Tra i progetti, svolti in collaborazione con altri gruppi di ricerca e con aziende, è significativo menzionare: RAPSODI (Commissione Europea, VI framework program) dedicato all’uso di fotomoltiplicatori al silicio in ambito di homeland security, dosimetria medica e rivelazione del radon; MODES-SNM (Commissione Europea, VII framework program) per lo sviluppo di un rivelatore per homeland security basato su gas nobili ad alta pressione; un laboratorio di sviluppo organizzato in collaborazione con la CAEN spa; l’attività per la progettazione e costruzione di un calorimetro dual-readout per la fisica delle alte energie in collaborazione con l’INFN e diversi partner americani; lo sviluppo di uno scanner PET di costo contenuto e, ultimo ma non per questo meno importante, RandomPower, un progetto di cybersecurity selezionato nel bando ATTRACT finanziato da Commissione Europea e gestito dai grandi laboratori internazionali europei.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: rivelatori al silicio, luce, neutroni, dosimetria
Settore ERC: PE2_2
Collaboriamo con: CAEN spa, Texas Tech, Iowa State University, INFN, Atomic Weapons Establishment,  KROMEK, University of Aveiro

Linea di ricerca in Soft Matter Physics

Questa linea di ricerca riguarda lo studio di fluidi complessi, soluzioni, tipicamente in acqua, di entità macromolecolari (particelle colloidali) di dimensioni nel range 1-1000 nm. Si tratta di sistemi presenti in diversi campi della scienza (fisica, chimica, biologia) che giocano un ruolo fondamentale anche in ambito industriale (colore, cibo, cosmetici e farmaci). In fisica i fluidi complessi sono usati sia come modelli  di sistemi atomici e molecolari tradizionali che come mattoni di nuovi materiali. Le dispersioni di nano particelle, oltre al solvente, contengono tipicamente altre componenti a causa delle quali le particelle colloidali mostrano proprietà molto diverse da quelle attese.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: materia soffice, particelle colloidali, macromolecular crowding
Settore ERC: PE2_7
Collaboriamo con: Politecnico di Milano, Università di Milano

Sezione Matematica

Linea di ricerca in Analisi geometrica su varietà e su grafi

Problemi di natura geometrico-differenziale e topologica su di una varietà Riemanniana, quali ad esempio le stime di altezza per le sottovarietà con curvatura media controllata o la complessità all’infinito in termini di numero e natura delle fini di una varietà Riemanniana, vengono affrontati usando gli strumenti dell’analisi legati specialmente allo studio qualitativo delle soluzioni di disequazioni differenziali alle derivate parziali. La varietà in oggetto può essere dotata di una densità liscia in modo da includere nello studio una classe ampia di spazi di interesse geometrico, quali i solitoni di Ricci e i solitoni del flusso di curvatura media. Un ruolo chiave nella nostra ricerca è giocato dalla teoria del potenziale, spesso intrecciata a proprietà di natura stocastica dello spazio, sia in contesti lineari che non-lineari.

In tempi più recenti, si è aggiunto l’interesse verso l’ambito discreto. L’analisi geometrica su grafi rappresenta una delle nuove frontiere della ricerca sia dal punto di vista teorico, dove alcune tecniche valide nell’ambito continuo smettono di valere, sia in vista degli aspetti applicativi. Infatti, la discretizzazione di problemi continui, che spesso coinvolgono lo studio dello spettro di operatori lineari, è fondamentale se si desidera avvalersi di un calcolatore; d’altro canto la possibilità di usare un concetto di curvatura discreta legata a proprietà analitiche di operatori naturali sullo spazio fornisce uno strumento per lo studio di reti reali complesse, legate a grandi masse di dati, che sono modellizzate attraverso grafi.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: Equazioni differenziali e teoria del potenziale su varietà; sottovarietà a curvatura media controllata; stime di curvatura; analisi sui grafi
Settore ERC: PE1_6, PE1_15
Collaboriamo con: Politecnico di Torino, Università degli Studi di Torino, Università di Milano-Bicocca, Università di Milano, Università di Helsinki, EPFL di Losanna, Università di Bonn, UFC di Fortaleza, UFPI di Teresina

Linea di ricerca in Analisi nonlineare

Si studiano equazioni e sistemi di equazioni di tipo ellittico non lineare con particolare attenzione a equazioni di tipo Schroedinger anche con interazioni non locali, sia variazionali che non variazionali. Si investigano relazioni tra la validità di disuguaglianze funzionali ottimali e fenomeni di quantizzazione dell’energia per le equazioni associate. Si studiano proprietà qualitative delle soluzioni, unicità di stati fondamentali e non degenerazione. In dimensione due si presentano fenomeni interessanti legati alla presenza di nonlinearità di tipo esponenziale che vengono studiati con metodi variazionali topologici. Si studiano anche equazioni e sistemi di ordine superiore al secondo.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

  • Daniele Cassani – professore associato (responsabile)
  • Jianjun Zhang, assegnista di ricerca (Chongqing Jiatong University - senior postdoc)
  • Delia Schiera – dottoranda
  • Lele Du - dottorando (Zhejiang Normal University)
  • Luca Vilasi, Università di Messina – post-doc
  • Youjun Wang, South China University of Technology - senior postdoc

Parole chiave: PDE ellittiche, sistemi di PDE ellittiche, metodi mariazionali, migliori costanti, disuguaglianze di Hardy, disuguaglianze di Trudinger-Moser, disuguaglianze di Sobolev, operatori poliarmonici, equazioni di tipo Choquard
Settore ERC: PE1_8
Collaboriamo con: Università di Pisa, Università di Milano, Chongqing Jiatong University - China, Zhejiang Normal University - China, Università di Lisbona, University of Brasilia, University of Rio de Janeiro, University of Bath - UK, University Kyoto - Japan, CIMS - NYU

Linea di ricerca in Analisi numerica

Le competenze dei membri del gruppo di Analisi Numerica spaziano dall’algebra lineare numerica, alla modellizzazione matematica, all’approssimazione di equazioni differenziali alle derivate parziali (EDP). Questo connubio è terreno fertile per una ricerca scientifica che abbraccia molti degli argomenti oggetto di studio dello scenario numerico nazionale ed internazionale odierno. Tra gli altri citiamo i seguenti:

  • Schemi di discretizzazione (elementi finiti, volumi finiti, etc) per EDP ellittiche, paraboliche ed iperboliche come le equazioni di Eulero;
  • Metodi di discretizzazione per equazioni differenziali di ordine frazionario;
  • Analisi di matrici strutturate (Toeplitz, rango basso, etc) che derivano da discretizzazioni di problemi integro-differenziali di cui ai due punti precedenti;
  • Metodi iterativi per sistemi lineari di grandi dimensioni come i metodi multigrid o i metodi di Krylov precondizionati;
  • Regolarizzazione e metodi numerici per problemi inversi come la ricostruzione di immagini sfocate.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: matrici strutturate, analisi spettrale, metodi iterativi e precondizionamento per sistemi lineari, metodi di approssimazione per EDP, problemi inversi e regolarizzazione

Settore ERC: PE1_17
Collaboriamo con: moltissimi atenei italiani e stranieri, tra i quali annoveriamo l’Università di Roma Tor Vergata, l’Università di Genova, l’Università di Torino, l’Università della Svizzera Italiana, l’Università Tecnica di Wuppertal, l’Università di Uppsala, l’Università Tecnica e l’Istituto Max Planck per la Fisica del Plasma di Monaco, l’Università di Glasgow, l’Università di Kent.

Linea di ricerca in Constructive Point-Free Mathematics

La matematica costruttiva senza punti è la branca della logica e dei fondamenti della matematica che si propone di preservare il contenuto informativo di una teoria: le dimostrazioni sono considerate oggetti primitivi il cui scopo è dare evidenza ad affermazioni e teoremi.
L’aspetto “costruttivo” enfatizza le prove come computazioni astratte dell’evidenza che rappresentano: ad esempio, una dimostrazione di “esiste X tale che ...” deve mostrare un testimone per X o, almeno, una procedura per costruirlo.
L’aspetto “senza punti” dice che gli oggetti della matematica sono concetti derivati, la cui radice è nelle prove che ad essi si riferiscono: ad esempio, la topologia non parla di come i punti siano raggruppati a formare uno spazio; piuttosto spiega come la struttura algebrica primitiva degli aperti induca il concetto derivato di punto.

Gli interessi del gruppo di ricerca sono: homotopy type theory, aspetti di logica categoriale e algebra costruttiva, ma anche, fuori dalla matematica pura, filosofia dell’informazione, teoria dell’argomentazione e intelligenza artificiale spiegabile. In particolare, viene studiata la teoria della dimostrazione di homotopy type theory; una semantica priva di punti per essa è stata sintetizzata e le sue proprietà sono sotto analisi; si studiano i tipi induttivi all’ordine superiore come costruzioni computazionali. Sono in sviluppo applicazioni in linguistica e in teoria dell’argomentazione (Amsterdam), e in intelligenza artificiale (Dublino).

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: Constructive mathematics, point-free mathematics, homotopy type theory
Settore ERC: PE1_1
Collaboriamo con: Università degli Studi di Verona, Università degli Studi di Trento, Universitaet van Amsterdam,  Dublin Institute of Technology

Linea di ricerca in Fisica matematica e sistemi dinamici

L’attività di ricerca del gruppo è indirizzata principalmente allo studio di alcuni aspetti sia applicativi che di fondamento della meccanica quantistica. Tra le tematiche di ricerca del gruppo ci sono:

  • il Caos Quantistico in particolare in relazione all’apparente contraddizione tra il carattere deterministico dell’equazione di Schrödinger, l’interpretazione probabilistica della funzione d’onda e il principio di corrispondenza.
  • Lo sviluppo di tecniche di analisi numerica per lo studio di misure di probabilità supportate su insiemi frattali.
  • La teoria di Krein per lo studio delle estensioni autoaggiunte di operatori simmetrici, e le sue applicazioni allo sviluppo di modelli di interazioni in meccanica quantistica.
  • La teoria dello scattering diretto e inverso, metodi di fattorizzazione della matrice di scattering e ricostruzione di ostacoli.
  • Lo studio dei grafi quantistici come modelli per sistemi quasi unidimensionali.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: Analisi Funzionale, Teoria degli Operatori, Caos Quantistico, Misure Frattali, Grafi Quantistici, Teoria dello Scattering, Equazione di Schrödinger e di Dirac, Teoria di Krein
Settore ERC: PE1_10, PE1_12
Collaboriamo con: Universität Zürich; Universität Graz; Université de Franche-Comté; Università di Napoli Federico II; Texas A&M University; Politecnico di Torino; Università di Milano; Università Telematica Internazionale UNINETTUNO; CSRC, Beijing; RUDN University; Université de Reims Champagne-Ardenne; Università di Milano Bicocca; Université Paris-Sud; RICAM, Linz; Università La Sapienza di Roma; CPT Marseille France

Linea di ricerca in Geometria algebrica e algebra

La ricerca del gruppo si articola nei seguenti temi:

  • Metodi geometrici in algebra commutativa: studiamo alcune proprietà di C-algebre artiniane (cioè algebre commutative di dimensione finita sui complessi) fra cui le cosiddette proprietà di Lefschetz, così denominate per analogia con il caso delle algebre prodotte dalla coomologia singolare o di De Rham di varietà compatte, tramite metodi e tecniche di geometria proiettiva, specialmente lo studio di varietà di tensori.
  • Supervarietà algebriche: ne studiamo alcuni invarianti ed in generale problemi di classificazione, in particolare le loro deformazioni ed i loro spazi di moduli, con un occhio alle loro applicazioni alla fisica teorica.
  • Gruppi finiti e p-gruppi: consideriamo in particolare gruppi infiniti, i cosiddetti pro-p gruppi, che permettono di considerare insieme p-gruppi finiti che condividono alcune proprietà di struttura, in qualche modo classificando questi oggetti sulla base di opportuni invarianti. In particolare, ci occupiamo di studiare quei pro-p gruppi il cui reticolo dei sottogruppi soddisfa determinate proprietà di finitezza.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: algebre artiniane, varietà di tensori, supervarietà algebriche complesse, p-gruppi finiti, pro-p gruppi, gruppi topologici
Settore ERC: PE1_2, PE1_4
Collaboriamo con: Università degli Studi di Milano, Università degli Studi dell'Aquila, Università di Catania

Linea di ricerca in Probabilità e statistica

Questa linea di ricerca riguarda sia temi di carattere probabilistico, studiando processi stocastici e, in particolare, camminate aleatorie tipo Pearson in R^n e serie aleatorie, quest'ultime con applicazione a processi fisici di rilevamento statistico di fotoni; sia temi di carattere statistico, studiando applicazioni statistiche alla medicina ed alla psicologia, nonché, in ambito più teorico, lo studio di risultati asintotici nell’ambito della statistica spaziale.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: Random sums, Bernstein polynomials, Dirichlet random walks, Random flights Hyperuniform distribution, spatial econometrics, medical statistics
Settore ERC: PE1_13, PE1_14, SH1_6
Collaboriamo con: Istituto di fisica Univ. de Rennes; Ospedale San Paolo, Milano; Psicologi;  Università degli Studi di Milano

Linea di ricerca in Statistica e data science

Utilizzo di dati, modelli statistici e algoritmi computazionali per descrivere e prevedere fenomeni complessi. Dal punto di vista dei modelli, il focus in particolare è sull’analisi dei dati di tipo network ovvero con nodi (che rappresentano le unità statistiche di riferimento) e link (che rappresentano relazioni fra i nodi). Molti fenomeni complessi si possono rappresentare e studiare come network e, fra questi, abbiamo esperienza di analisi di network di interazioni fra proteine, aziende, banche, soggetti. Di interesse è anche lo studio di processi che evolvono su strutture di tipo network come news che si diffondono su network sociali o patogeni che si diffondono per contatto fra individui.
Dal punto di vista degli algoritmi computazionali il focus è su algoritmi di Monte Carlo, Markov chain Monte Carlo (MCMC) e Approximate Bayesian Computation (ABCF). Questi ultimi sono algoritmi di ultima generazioni che non richiedono, per la simulazione, la conoscenza del modello in forma analitica ma solo la capacità di simulare dal modello delle pseudo osservazioni. Questo permette di estendere l’ambito in cui si può fare inferenza e previsione partendo da dati che possono essere non solo complessi ma anche di grandi dimensioni (i cosiddetti big data).

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: Statistica Bayesiana, Statistica Computazionale, Algoritmi di simulazione di tipo Monte Carlo
Settore ERC: SH1_6, PE1_13, PE1_14, PE1_18
Collaboriamo con: Università della Svizzera italiana, Harvard University, Università di Pavia, Queensland University of Technology (Brisbane), Warwick University

Linea di ricerca in Teoria dei topoi

I topoi sono stati originariamente introdotti da Alexandre Grothendieck come spazi che supportano invarianti coomologici utili in geometria algebrica (in particolare in relazione alle congetture di Weil), ma molto presto la loro fecondità e il loro prospettico impatto sono diventati evidenti anche in altri campi della matematica. Più precisamente, ci si è resi conto che un topos poteva essere visto non solo come uno “spazio generalizzato” ma anche come una sorta di “universo matematico” o come un oggetto che incarna il “contenuto semantico” di teorie di una forma molto generale. Più recentemente, i topoi hanno iniziato ad essere efficacemente utilizzati come delle sorte di “ponti unificanti” che permettono di collegare tra loro teorie matematiche differenti, generare e studiare dualità ed equivalenze, trasferire idee e risultati da un campo della matematica all’altro e dimostrare nuovi risultati all’interno di una data teoria. Il principale obiettivo del nostro gruppo è di sviluppare ulteriormente questo programma di unificazione, sia a livello teorico che applicato, in particolare in settori come la teoria della dualità, l’algebra, la teoria dei modelli, la geometria algebrica e la teoria della dimostrazione.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: topos di Grothendieck, sito, ponte, unificazione, dualità, equivalenza, logica del prim’ordine, teoria geometrica
Settore ERC: PE1_1, PE1_2, PE1_4, PE1_6

Sezione interdisciplinare per i Sistemi nonlineari e complessi

Linea di ricerca in Informazione quantistica e termodinamica quantistica

Questa linea di ricerca si occupa di esaminare in ambito quantistico concetti fondamentali quali l’informazione, l’entropia, il calore e il lavoro. Il nostro scopo è capire meglio come sia possibile costruire macchine basate sulla meccanica quantistica, cioè macchine in grado di elaborare le informazioni ed eseguire operazioni in accordo con le leggi della meccanica quantistica.      
In particolare, studiamo a livello quantistico i motori termici. Questioni fondamentali sono le seguenti. Come definiamo i concetti di calore e lavoro in meccanica quantistica? C'è un limite fondamentale alla dimensione delle macchine termiche? Esiste una complementarità tra dimensioni, efficienza, potenza e fluttuazioni? Allo stesso tempo, obiettivi più pratici includono l'uso di idee suggerite dal trasporto quantistico e dalla termodinamica quantistica per la costruzione di rettificatori termici o dispositivi termoelettrici più efficienti.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: calcolatori quantistici, macchine termiche, conversione di calore in lavoro, caos debole, trasporto anomalo, sistemi eterogenei
Settori ERC: PE1, PE2, PE3
Collaboriamo con: Università di Ljubljana, Università di Madrid, Skoltech – Mosca, Università della California -  Davis, Università di Hefei, Università di Xiamen, Singapore University of Technology and Design, Keio University, CPT Marseille, Udesc – Joinville, Yerevan Physics Institute

Linea di ricerca in Sistemi dinamici deterministici e stocastici

Questa linea di ricerca concerne la caratterizzazione di sistemi dinamici e stocastici che manifestano anomalie dinamiche, quali trasporto superdiffusivo o subdiffusivo, correlazioni temporali con lunghe code nel decadimento, rottura debole di ergodicità, statistica dei tempi di ritorno e degli eventi rari. In particolare, nell’ambito deterministico, i sistemi di maggiore interesse sono quelli con proprietà intermedie tra integrabilità e caos completo, mentre nell’ambito stocastico un ruolo importante è giocato da camminatori aleatori in ambiente disomogeneo.

Il gruppo di ricerca

I componenti sono:

Parole chiave: calcolatori quantistici, macchine termiche, conversione di calore in lavoro, caos debole, trasporto anomalo, sistemi eterogenei
Settori ERC: PE1, PE2, PE3
Collaboriamo con: Università di Ljubljana, Università di Madrid, Skoltech – Mosca, Università della California -  Davis, Università di Hefei, Università di Xiamen, Singapore University of Technology and Design, Keio University, CPT Marseille, Udesc – Joinville, Yerevan Physics Institute

I Centri di ricerca

Elenco dei Centri

I risultati della Ricerca

Le pubblicazioni

I progetti di ricerca