Università degli Studi di Siena
XVIII ciclo della Scuola di
Dottorato di Ricerca in Scienze
Chimiche
Relazione anno I
Studente: Michela Pezzato
Relatore: R. Basosi
Correlatore: G. Della Lunga
Titolo progetto di ricerca:
Sviluppo di Procedure Computazionali per Analisi,
Simulazione e Predizione di sistemi Chimico Fisici
La spettroscopia di Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR) permette di analizzare e studiare in
dettaglio molecole contenenti centri paramagnetici. Tali centri si trovano in una vasta gamma di
metallo proteine che svolgono un ruolo fondamentale in molti processi biologici e in una vasta
gamma di complessi organici e inorganici. Inoltre anche nei casi in cui la specie in esame non sia
naturalmente paramagnetica é talvolta possibile eseguire delle sostituzioni isostrutturali senza
modificare la funzionalità della specie in esame con un centro paramagnetico; oppure in altri casi è
possibile inserire delle sonde paramagnetiche. Risulta chiaro come ci si può avvalere delle tecnica
spettroscopica EPR per analizzare un'ampia serie di composti sfruttando l'elevata specificità di tale
tecnica e la ricchezza di informazioni, quali la natura dello stato elettronico, la struttura e la dinamica
nell'intorno del centro paramagnetico, che possono essere ottenute con tale tecnica. Molto spesso
non è possibile estrarre le informazioni direttamente dallo spettro sperimentale ma é necessario
ricorrere a delle procedure matematico numeriche per la simulazione dello spettro EPR. Durante il
primo anno della scuola di dottorati in Scienze Chimiche il candidato a messo a punto un algoritmo
per la simulazione di spettri EPR in molteplici condizioni dinamiche e magnetiche. Il programma di
simulazione sviluppato, scritto in codice C, contiene al suo interno delle procedure di best fit
automatico (basate sugli algoritmi del simplex e di Levenberg-Marquardt) e delle procedure per la
trattazione statistico-matematica dei dati sperimentali (calcolo dell'integrale, della derivata, delle
matrici di varianza e covarianza). Durante l'attività di dottorato sono stai eseguiti dei test di
confronto del programma sviluppato dal candidato con dei programmi già esistenti. Il programma ha
fornito i risultati attesi dalla teoria ma é risultao essere poco efficiente. I tempi per una singola
simulazione sono troppo lunghi perché tale programma possa essere utilizzato quotidianamente.
Onde rendere il programma più veloce ed effciente é in studio una versione parallelizzata
dell'algoritmo. La versione parallela del programma sarà scritta in codice Fortran90/95 e concepita
in modo che singole parti dello stesso programma possano essere eseguite contemporaneamente su
diversi processori.
Pubblicazioni
[1]
G. Della Lunga, M. Pezzato, M. C. Baratto, R. Pogni, R. Basosi, A new program based on
stochastic Liouville equation for the analysis of superhyperfine interaction in CW-ESR
spectroscopy, Journal of Magnetic Resonance, 164, 1, pp. 71-77, 2003
[2]
G. Della Lunga, M. Pezzato, R. Basosi, Development of new Computer Program for
Simulation of ESR Spectra in the Slow Motion Regime, Science and Supercomputing at
Cineca, report 2004, in press.
[3]
G. Della Lunga, M. Pezzato, R. Basosi, Computational analysis of CW-ESR Spectra in
Liquid Phase Solution, accettato per la pubblicazione Recent Research Developments in
Chemical Physics Editore: Transworld research network.
[4]
M. Pezzato, G. Della Lunga, M.C. Baratto, R. Pogni, R.Basosi, New Computer Program
For Simulation Of Epr Spectra In The Slow Motion Region For Copper Complexes With
Nitrogen Ligands, Presentation Poster (Congresso della Società Chimica Italiana, Ferrara,
27 giugno 2002)
[5]
M. Pezzato, F. Sicilia, G. Della Lunga, R. Basosi, Convolution And Deconvolution
Methods In Cw-Esr Spettroscopy, Presentation Poster (Congresso Gruppo
Interdivisionalee di Chimica Computazionale, Siena, 18-19 dicembre 2003)