Gli studi computazionali rivestono un ruolo fondamentale nell’avanzamento delle scienze dei materiali, offrendo approfondimenti sulle loro proprietà e guidando la progettazione di materiali innovativi. Questo progetto si propone di sviluppare e sfruttare tecniche computazionali avanzate per affrontare la cosiddetta “sfida multiscala” dei materiali, cioè la necessità di collegare il comportamento di un piccolo numero di atomi a quello della materia su scale nanometriche, mesoscopiche e, infine, macroscopiche.

L’obiettivo è lo studio di due classi di sistemi: fluidi con goccioline quantistiche e nanoparticelle metalliche, entrambe caratterizzate da sfide multiscala.

Per quanto riguarda i sistemi molti-corpo con goccioline, gli effetti di coerenza quantistica si sviluppano lungo il passaggio dalle aggregazioni di pochi atomi ai fluidi più convenzionali, ma sono ancora poco compresi, in particolare nel regime mesoscopico intermedio.

Le nanoparticelle metalliche rappresentano sistemi modello ideali per mettere alla prova la nostra capacità di studiare il comportamento dei materiali su lunghe scale temporali e spaziali tramite modellizzazione classica. Esse mostrano interessanti percorsi di evoluzione strutturale e interazioni in ambienti complessi, ponendo la sfida di identificare quale sequenza di stati metastabili a lunga vita conduca infine allo stato di equilibrio. In questo contesto, le interazioni a scala atomica sono quelle che guidano le trasformazioni strutturali, e la sfida consiste nello sviluppare modelli a risoluzione inferiore capaci di incorporarle efficacemente.

Il progetto INNOVATOR mira a sviluppare e perfezionare strumenti e modelli computazionali, in sinergia con le attività in corso all’interno dello Spoke 7, e ad applicarli per avanzare lo stato dell’arte della conoscenza fondamentale sulle goccioline quantistiche e sulle nanoparticelle metalliche. Tale comprensione aprirà la strada a nuove intuizioni e applicazioni.