Tesi di Dottorato
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Item Sintesi e caratterizzazione di materiali bioattivi e/o cromonici a base di complessi di metalli di transizione(2014-12-12) Sanz Mendiguchia, Barbara; Bartolino, Roberto; Crispini, AlessandraItem Interaction of waves and particles with inhomogeneous structures in heliospheric plasmas(2015-12-18) Pucci, Francesco; Bartolino, Roberto; Malara, FrancescoIn questo lavoro vengono affrontati alcuni problemi ancora non risolti che riguardano la fisica dell’eliosfera. Nell’introduzione vengono esposti i risultati finora raggiunti nella ricerca in questo campo e presentate le tematiche, ancora oggetto di dibattito scientifico, che vengono affrontate nel lavoro. Il primo capitolo riguarda la messa a punto di un codice numerico per la risoluzione delle equazioni della magnetoidrodinamica (MHD) in configurazione 2.5 dimensionale; in particolare, sono state implementate delle condizioni al contorno che simulano l’ingresso di onde mediante moti trasversali, oppure bordi aperti, in entrambi i casi utilizzando un metodo basato sulle caratteristiche proiettate. Tale codice `e stato usato per modellizzare l’interazione tra onde e strutture di equilibrio disomogenee alla base dei “buchi coronali”, ossia quelle regioni dell’atmosfera solare da cui si origina il vento solare. Il modello ha mostrato la formazione precoce di uno spettro, con formazione di piccole scale localizzate lungo le separatrici magnetiche oppure in vicinanza dei punti neutri ad X, ove ha luogo un fenomeno di riconnessione magnetica alternata. Il secondo capitolo `e dedicato allo studio della generazione di Kinetic Alfv´en Waves a seguito della propagazione di onde di Alfv´en in mezzi disomogenei. Tale lavoro `e stato svolto sia tramite l’impiego di simulazioni Hall-MHD, sia di simulazioni cinetiche di tipo Vlasov-ibrido; queste ultime hanno permesso di evidenziare la formazione di strutture non-termiche nella funzione di distribuzione degli ioni, come anisotropie di temperatura e fasci di particelle accelerate. Nel terzo capitolo viene affrontato il problema della accelerazione di particelle in turbolenza. Attraverso simulazioni di tipo “test particle” viene studiato il processo di accelerazione di particelle in una turbolenza 3D ottenuta in approssimazione di MHD ridotta. I risultati prelimanari mostrano una prevalenza di accelerazione nella direzione del campo magnetico medio e una dipendenza dell’accelerazione dal numero di Reynolds del sistema fisico considerato. Il quarto capitolo rigurda il problema del trasporto di particelle in turbolenza MHD. Utilizzando un modello di turbolenza sintetica, `e stato condotto uno studio parametrico che ha evidenziato come i coefficienti di difdiffusione parallelo e perpendicolare al campo magnetico medio dipendono da parametri quali la lunghezza dello spettro, l’ampiezza delle fluttuazioni e il livello di intermittenza. I risultati ottenuti trovano applicazione a numerosi problemi riguardanti la diffusione di particelle energetiche nell’eliosfera. Infine, nelle conclusioni vengono riassunti brevemente i risultati ottenuti e presentati i possibili sviluppi delle ricerche effettuate.Item Theoretical investigation of bioinorganic compounds: biomimetic catalysts and metal-mediated mismatched DNA base-Pairs(2015-12-11) Fortino, Mariagrazia; Bartolino, Roberto; Russo, NinoUna delle principali sfide nel mondo scientifico è superare la linea di confine tra la natura e il mondo inanimato. La Chimica Biomimetica e la Biologia Sintetica collaborano al raggiungimento di questo obiettivo. Lo sviluppo della Chimica Biomimetica è stato ispirato dall’elevata efficacia catalitica degli enzimi naturali, che giocano un ruolo chiave nella maggior parte delle reazioni chimiche che avvengono nell’organismo. Essa può essere definita come una branca della chimica che cerca di imitare le reazioni naturali e i processi enzimatici allo scopo di accrescere il potere della chimica stessa. La Biologia Sintetica, invece, è una nuova area di ricerca che rappresenta la convergenza di nuovi sviluppi in chimica, in biologia e in scienza computazionale al fine di progettare e creare nuovi sistemi biologici, partendo da materiale biologico già esistente e modificato mediante l’applicazione di processi chimici, da utilizzare in ambito industriale, energetico, medico e ambientale. La presente tesi pone l’attenzione sul meccanismo di azione seguito da alcuni catalizzatori biomimetici, per i quali sono state investigate sia la regioselettività, sia l’attività riscontrata sperimentalmente, e sullo studio delle proprietà energetiche e strutturali relative a nuovi sistemi bio-ispirati. I catalizzatori biomimetici e i nuovi sistemi biologici il cui comportamento è stato studiato e razionalizzato come scopo di questo lavoro di tesi possono essere suddivisi in tre categorie: i- Alcuni composti del naftalene caratterizzati dalla presenza di atomi di selenio, zolfo o tellurio, come mimici degli enzimi iodotironine deiodinase (ID), coinvolti nell’attivazione e inattivazione degli ormoni tiroidei. ii- Una serie di complessi di monooxomolibdeno(IV) come biomimetici dell’enzima trimetilammina-N-ossidoreduttase (TMAOR). iii- Alcuni modelli di DNA duplex, contenenti coppie di nucleobasi non complementari mediate da metalli di transizione. Lo studio teorico dei sistemi sopra elencati è stato effettuato utilizzando l’approccio quantomeccanici (QM) basato sulla teoria del funzionale della densità (DFT).Item Advanced Materials (Ceramics in particular) for Structural Applications(2015-12-15) Koduru, Hari Krishna; Bartolino, Roberto; Versace, Carlo; Scaramuzza, NicolaThe study of ‘Intrinsic and Metal nano particles doped polymer thin films for soft matter applications and nanostructured Hyperbolic metamaterials’ is an challenging and dynamic field of research with significant implications in the development of novel technologies, like gas sensors, bio-medical application and engineering of spontaneous emission of florescent molecules. In the present investigation, we presented research work in two directions. We prepared Polymer thin films by homemade Cold Plasma Polymerization technique and studied their Microstructural, Optical and dielectric responses as a function of thin film growth parameters, in view of gas sensor applications. In other direction, we fabricated lamellar structured Hyperbolic Metamaterials by employing physical and chemical vapour thin film deposition techniques and employed them as effective substrates to engineer the life time of florescent dye molecules. The first part of this thesis is devoted to preparing Polypyrrole (PPy) thin films of nano sized thickness, by Cold plasma polymerization technique and analyzing the influence of Plasma power on Microstructural, Optical, wetting and dielectric properties of grown PPy films. Fabricating layered structures of “PVA/AgNPs/PVA” thin films to investigate the influence of rate of distribution of AgNPs on dielectric responses of PVA matrix to employ them as a gas sensor applications, whose study is still open and is getting substantial interest in industrial and academic environments. Enhancement of spontaneous emission is a dynamic and challenging fundamental quantum phenomenon in optics and in nutshell it opens new avenues for spectrum of futuristic applications. Metamaterials are artificially designed nanocomposite materials, in which bulk electromagnetic properties arise due to underlying structural resonances and near field coupling between the designed sub-wavelength building blocks. Metamaterials promise to alleviate the classical limitations of optics and led to exotic applications such as negative refraction, sub-wavelength resolution imaging, invisibility devices and perfect absorbers. In the second part of this thesis, we fabricated Hyperbolic metamaterials and proposed new grating coupled hyperbolic metamaterial (GCHMM) configuration for the enhancement of spontaneous emission rate of dye molecules by exploiting the unique property of a hypergrating to outcouple and extract the non-radiative plasmonic modes.Item Soft matter for active plasmonics and applications(2015-12-15) Palermo, Giovanna; Bartolino, Roberto; Umeton, Cesare PaoloItem Nanomechanics and nanotribology of protein films(2015-12-15) Patil, Navinkumar Jayvant; Bartolino, Roberto; Zappone, BrunoItem Self-assembly of structural defects and nano-objects in liquid crystal films(2015-12-21) Gryn, Iryna; Bartolino, Roberto; Zappone, BrunoItem Across Scales Approach Based on Exciton-Plasmon Coupling for Low Loss Optical Metamaterials(2015-12-15) Dhama, Rakesh; Bartolino, Roberto; Versace, Carlo; De Luca, AntonioItem Imperfection sensitivity analysis of thin walled shell structures(2016-02-11) Zucco, Giovanni; Bartolino, Roberto; Madeo, AntonioItem Survey, diagnosis and monitoring of structures and land using geomatics techniques: theoretical and experimental aspects(2016-02-11) Artese, Serena; Bartolino, Roberto; Zinno, RaffaeleThe Geomatics techniques for the detection and representation of the land and objects have seen an exceptional development in recent years. The applications are innumerable and range from land planning to geophysics, from mitigation of landslide risk to monitoring of artifacts, from cultural heritage to medicine. With particular regard to the structures and to the land, the technologies used can be divided into three categories: techniques based on the acquisition and processing of images, techniques based on the measurement of angles and distances, and combinations of the foregoing. After an overview of Geomatics techniques and their basic theoretical concepts, a number of aspects have been thoroughly investigated. There follows a series of applications of the techniques described. Finally two new applications for deflection measurement of bridges under dynamic load are presented.