Proposte di argomenti per la tesi di laurea

Docente di riferimento: Eugenia Polverini
E-mail: eugenia.polverini@unipr.it

Settore di ricerca: Struttura e dinamica di proteine mediante tecniche computazionali

Argomento 1: Studio di mutanti patogenici della proteina SMN (Survivor of Motor Neuron) con implicazioni nell’Atrofia Muscolare Spinale.

Argomento 2: Studio di proteine fotorecettrici LOV (light-oxygen-voltage) e costruzione di mutanti per applicazioni in fotomedicina e optogenetica.
Collaborazioni: Prof.ssa Aba Losi, Dip. Scienze, Matematiche, Fisiche e Informatiche, UniPR.

Argomento 3: Studio di fibre di collagene in condizioni di disidratazione per applicazioni in biomedicina e cosmesi.

Argomento 4: Meccanismi di anidrobiosi: bioprotezione di proteine da parte di matrici di zuccheri in condizioni estreme.
Collaborazioni: Prof. Giovanni Venturoli, Università di Bologna.

Tecniche e metodologie: Simulazioni di dinamica molecolare (utilizzando il cluster di calcolo di ateneo HPC), modelling molecolare.

Docenti di riferimento: Stefania Abbruzzetti, Cristiano Viappiani
E-mail: stefania.abbruzzetti@unipr.it, cristiano.viappiani@unipr.it

Settore di ricerca: Nanomedicina

Argomento 1: Sviluppo di sistemi di veicolazione nanometrici per profarmaci da usare in terapia fotodinamica dei tumori.
Collaborazioni: Dr. Paolo Bianchini, IIT Genova
Tecniche e Metodologie: spettroscopia di assorbimento ed emissione UV-Vis, tecniche spettroscopiche risolte nel tempo, fluorescence correlation spectroscopy.

Argomento 2: Sviluppo di sistemi nanometrici da usare in terapia fotodinamica antimicrobica
Collaborazioni: Dr. Paolo Bianchini, IIT Genova; Prof.ssa Silvia Bonardi, Dip. Scienze medico-veterinarie, UniPR
Tecniche e Metodologie: spettroscopia di assorbimento ed emissione UV-Vis, tecniche risolte nel tempo, fluorescence correlation spectroscopy.

Argomento 3: Studio dei meccanismi di protezione in malattie fotosensibili
Collaborazioni: Prof. Giulio Cerullo, Politecnico di Milano; Prof.ssa Margherita Maiuri, Politecnico di Milano
Tecniche e Metodologie: spettroscopia di assorbimento ed emissione UV-Vis, tecniche risolte nel tempo, fluorescence correlation spectroscopy, tecniche di spettroscopia e imaging ultraveloce (Politecnico di Milano).
 

Settore di ricerca: Biofotonica

Argomento 1: Studio delle proprietà dinamiche e funzionali di emoproteine
Collaborazioni: Dr. Stefano Bruno, Dip. Scienze degli Alimenti e del Farmaco, UniPR; Prof. Giulio Cerullo, Politecnico di Milano
Tecniche e Metodologie: Laser flash photolysis per lo studio delle cinetiche di rebinding del CO a emoproteine.

Argomento 2: Sviluppo di tecniche ultraveloci risolte nel tempo
Collaborazioni: Prof. Giulio Cerullo, Politecnico di Milano; Prof.ssa Margherita Maiuri, Politecnico di Milano
Tecniche e Metodologie: tecniche pump and probe e imaging ultraveloci.

Docenti di riferimento: Luigi Cristofolini, Davide Orsi
E-mail:  luigi.cristofolini@unipr.it,  davide.orsi@unipr.it

Settore di ricerca: Struttura e proprietà delle interfacce

Argomento: Schiume, emulsioni e singoli strati molecolari
In questo progetto di Tesi si studieranno la struttura e le proprietà meccaniche di sistemi interfacciali.
Questa ricerca, motivata anche dalle evidenti ricadute applicative (food science, medicina …) è parte di un ampio progetto finanziato dall’Agenzia Spaziale Europea per un esperimento che si condurrà sulla Stazione Spaziale Internazionale ISS
Collaborazioni: Istituto ICMATE-CNR di Genova; European Space Agency- Centro per la ricerca e la tecnologia spaziale ESTEC, Noorwick, Olanda; Airbus Aerospace – Friedrichshafen, Germania; Aristotle University, Salonicco, Grecia; Aix-Marseille Université, Francia; Tokyo University of Science, Giappone; Chiba Institute of Science, Giappone; Virginia Commonwealth University, Richmond, USA.
Tecniche e Metodologie: Spettroscopie ottiche di correlazione (Dynamic Light Scattering e Diffusing Wave Spectroscopy); Microscopie di fluorescenza, ellissometria e microscopia all’angolo di Brewster su singoli strati molecolari; Misura della tensione interfacciale sia in condizioni di equilibrio (isoterma di adsorbimento) sia in condizioni dinamiche (cinetica di adsorbimento, proprietà reologiche interfacciali).

Settore di ricerca: Nanomedicina

Argomento 1: Sviluppo e caratterizzazione di Nanostrutture per terapia fotodinamica.
Recenti test in vitro hanno dimostrato che l’efficacia delle sessioni di radioterapia su cellule tumorali viene aumentata in presenza di nanostrutture in grado di generare specie radicali dell’ossigeno se colpite da radiazione X. Nanoparticelle di CeF3/ZnO, e nanofili SiC/SiO2 coniugati con porfirine sono risultate particolarmente promettenti; in entrambi casi, un materiale scintillatore inorganico viene eccitato dai raggi X ed è coniugato con un agente fotosensibilizzante in grado di generare l’effetto citotossico voluto.

Argomento 2: Sviluppo e caratterizzazione di strutture per drug delivery in ambito biomedicale.
Nell’ottica di ridurre le dosi di farmaci e quindi gli effetti collaterali su tessuti sani, da diversi anni la ricerca scientifica si sta concentrando sullo sviluppo di capsule per trasporto di farmaci apribili a comando mediante stimoli esterni. La nostra ricerca è focalizzata sulla produzione di nanostrutture sensibili a stimoli luminosi, e su capsule che incorporano nanoparticelle magnetiche, sensibili all’applicazione di campi magnetici rf. Queste ultime sono anche in grado di generare aumenti localizzati di temperatura (Ipertermia magnetica, utilizzata nella terapia antitumorale).

Collaborazioni: Progetto di ricerca fortemente interdisciplinare, si utilizzeranno tecniche spettroscopiche e microscopiche avanzate presenti a Parma o in centri europei all’avanguardia nella ricerca biomedica:
Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, UniPR; Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco, UniPR; Laboratorio di Tossicologia, Dipartimento di Medicina e Chirurgia, UniPR; Istituto CNR-IMEM di Parma; J. Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences, Cracovia, Polonia; nB nanoScale bIomagnetics SL, Spagna.
Tecniche e Metodologie: Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) e Spettroscopia Elementare EDS; Microscopia a forza atomica (AFM); Caratterizzazione delle dimensioni di nanostrutture mediante spettroscopia ottica di correlazione (Dynamic Light Scattering); Formazione di multistrati polimerici planari e di capsule biocompatibili con tecnica Layer-by-Layer, e loro caratterizzazione mediante Ellissometria, Dynamic light Scattering, misure di potenziale Zeta; Microscopie di fluorescenza; Spettroscopie Ottiche (assorbimento UV-vis, Fluorescenza, Raman); Culture cellulari; Sessioni di radioterapia.

Docenti di riferimento: Elena Garlatti, Stefano Carretta, Paolo Santini
E-mail: elena.garlatti@unipr.it; stefano.carretta@unipr.it; paolo.santini@unipr.it

Settore di ricerca: Magnetismo molecolare

Argomento:  Studio teorico della dinamica coerente e incoerente di qubit molecolari e single-molecule magnets.
Collaborazioni: Prof. Giuseppe Allodi e Roberto De Renzi, Dip. SMFI; Prof. Massimo Solzi, Dip. SMFI; Prof.ssa Roberta Sessoli, Dip. di Chimica “Ugo Schiff”, Università di Firenze; Prof. Richard Winpenny, School of Chemistry, University of Manchester (UK); Dr. Tatiana Guidi, ISIS Neutron and Muon Source, STFC-RAL (UK).
Tecniche e Metodologie: sviluppo di modelli teorici basati sull’Hamiltoniana di spin ed equazioni Master per la simulazione e interpretazione di dati sperimentali di magnetometria, scattering anelastico di neutroni, EPR e NMR non-convenzionale.

Docenti di riferimento: Alessandro Chiesa, Stefano Carretta, Paolo Santini
E-mail: alessandro.chiesa@unipr.it; stefano.carretta@unipr.it; paolo.santini@unipr.it

Settore di ricerca: Simulazione della dinamica e del controllo temporale di sistemi di spin per l’implementazione fisica di computer quantistici.

Argomento: Sviluppo e simulazione numerica di schemi per la quantum error correction (o per la simulazione di modelli quantistici a molti corpi) in qubit basati su Nanomagneti Molecolari.
Collaborazioni: Prof. Pietro Bonfà, Dip. SMFI.  Tesi nell’ambito del progetto europeo FET FAult Tolerant MOlecular Spin processor (FATMOLS), in collaborazione (tra gli altri) con i gruppi dei prof. Winpenny (Università di Manchester), Sessoli (Università di Firenze), Luis (Università di Saragozza), Aromí (Università di Barcellona), ed IBM Zurigo.
Tecniche e Metodologie: Simulazioni numeriche per studiare l’evoluzione di sistemi quantistici aperti (in interazione con l’ambiente) e soggetti a sequenze di impulsi di controllo. Inclusione di effetti di decoerenza dovuti ad interazione con un bagno e strategie per ridurli.  Calcoli ab-initio (DFT) per la caratterizzazione di qubit molecolari.

Docente di riferimento: Daniele Pontiroli, Mauro Riccò
E-mail: daniele.pontiroli@unipr.it, mauro.ricco@unipr.it

Settore di ricerca: Batterie ioniche innovative

Argomento 1: Studio di nuovi elettrodi per innovative batterie ioniche Li-zolfo basati sul grafene, per applicazioni in ambito automobilistico.
Collaborazioni: Dott. Mattia Gaboardi, Sincrotrone Trieste ELETTRA

Argomento 2: Studio elettroliti solidi per batterie agli ioni di Li e di Na basati sul fullerene, per la realizzazione di nuove batterie a stato solido.
Collaborazioni: Dott. Mattia Gaboardi, Sincrotrone Trieste ELETTRA

Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali, assemblaggio di celle prototipali, misure di caratterizzazione mediante diffrazione di raggi X da polveri (anche in-stiu e in-operando su sincrotrone) e misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).

Settore di ricerca: Elettronica flessibile basata sul grafene indotto dal laser.

Argomento 1: Studio di micro-supercondensatori flessibili basati sul grafene ottenuto per fototermoconversione di opportuni precursori, per applicazioni in ambito IoT.
Collaborazioni: Startup 1010 Srl

Argomento 2: Studio di micro-sensori elettrochimici basati sul grafene ottenuto per termoconversione laser. Applicazioni nell’ambito biomedicale.
Collaborazioni: Startup 1010 Srl

Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali mediante tecniche laser, misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).

Settore di ricerca: Supercondensatori per lo stoccaggio di energia

Argomento 1: Studio di supercondensatori biocompatibili e a basso impatto ambientale basati sul carbone vegetale (biochar) ottenuto da piro-gassificazione di biomasse, per applicazioni nello stoccaggio di energia su larga scala e nella biomedicina.
Collaborazioni: Prof. Chiara Milanese, Università di Pavia; Prof. Alessio Malcevschi, Dip. SCVSA

Argomento 2: Studio di supercondensatori a elevate prestazioni basati sul grafene decorato con nanoparticelle di ossidi di metalli di transizione. Applicazioni in ambito automobilistico, energy harvesting.
Collaborazioni: Dott. Roberto Verucchi, IMEM-CNR Trento; Dott. Giovanni Bertoni, CNR-Istituto di Nanoscienze, Modena.

Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali, assemblaggio di celle prototipali, misure di caratterizzazione mediante diffrazione di raggi X da polveri, microscopia elettronica (SEM/TEM), XPS, misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).

Docente di riferimento: Massimo Solzi, Francesco Cugini
E-mail: massimo.solzi@unipr.it, francesco.cugini@unipr.it

Settore di ricerca: Materiali multiferroici-magnetoelettrici

Argomento: Tecniche non convenzionali per lo studio di nuovi materiali multiferroici-magnetoelettrici.
Collaborazioni: Dott. Davide Delmonte (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali in Alta Pressione e Alta Temperatura (HP/HT syntheses); misura di proprietà dielettriche e ferroelettriche con ferroelettrometro; misura proprietà magnetiche in campo elettrico e di proprietà dielettriche in campo magnetico.

Settore di ricerca: Materiali per conversione termo-magnetica di energia

Argomento 1: Materiali magnetici compositi per la conversione termo-magnetica dell’energia.
Collaborazioni: Dott.ssa Franca Albertini (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali e preparazione compositi; simulatore di cicli termomagnetici di Brayton, misura dell’effetto magnetocalorico, caratterizzazione magnetica e strutturale.

Argomento 2: Sintesi e caratterizzazione di leghe ad alta entropia magneto-caloriche.
Collaborazioni: Dott.ssa Franca Albertini (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR); Prof. Paolo Veronesi (Dipartimento di Ingegneria Meccanica “E. Ferrari”, Università di Modena e Reggio Emilia)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali; simulatore di cicli termomagnetici di Brayton, misura dell’effetto magnetocalorico, caratterizzazione magnetica e strutturale.

Argomento 3: Sviluppo di prototipo di Generatore Termomagnetico.
Tecniche e metodologie: Simulazioni con la tecnica a elementi finiti (Matlab), sviluppo sperimentale del prototipo, test di materiali.

Argomento 4: Misura della conducibilità termica dei materiali in campo magnetico.
Collaborazioni: Prof. Daniele Pontiroli, Dip. SMFI, UNIPR
Tecniche e metodologie: progettazione, sviluppo e test del setup sperimentale.

Docenti di riferimento: Giuseppe Allodi, Pietro Bonfà, Roberto de Renzi
E-mail: giuseppe.allodi@unipr.it, pietro.bonfa@unipr.it, roberto.derenzi@unipr.it

Settore di ricerca: Superconduttori ad alta Tc e loro composti genitori magnetici.

Argomento generale: PRIN 2020 QT-FLUO. Dall'ossido di rame al fluoruro di argento, una nuova famiglia di superconduttori?
Collaborazioni: Josè Lorenzana (La Sapienza), Marco Salluzzo (CNR-SPIN), Giacomo Ghiringhelli (PoliMi), Daniele Di Castro (Roma III) Wojciek Grochala (Warsaw).

Argomento 1) Studio sperimentale di proprietà magnetiche microscopiche di materiali magnetici e superconduttori
Tecniche e metodologie: Spettroscopia NMR e, dove compatibile con i tempi della tesi, µSR presso ISIS (Harwell UK) o PSI (Villigen CH).  Si impara a utilizzare criogenia con N2 e He liquidi, a pilotare apparecchiature complesse, a sviluppare competenze di data science.

Argomento 2) Calcoli ab-initio delle costanti di accoppiamento e della risposta lineare degli stessi materiali
Tecniche e metodologie: High Performance Computing - Density Functional Theory, si impara a riprodurre numericamente le proprietà di materiali appena scoperti o realizzati artificialmente.

Settore di ricerca: Materiali magnetici topologici

Argomento: Proprietà magnetiche di semimetalli di Weyl: a caccia di materiali in cui l'accoppiamento spin-orbita permette di selezionare la risposta magnetica.
Studio sperimentale e computazionale della struttura elettronica magnetica di composti con  particolari strutture cristalline.
Collaborazioni: Vesna Mitrovich (Brown, Providence), S. Sanna (Bologna).
Tecniche e metodologie: spettroscopia NMR e/o Calcoli numerici ab-initio, si affrontano proprietà elettroniche influenzate da come le bande si annodano nello spazio reticolo (topologia e chiralità) in materiali scoperti da poco.

Settore di ricerca: Magnetismo Molecolare/Computazione Quantistica

Argomento: Studio sperimentale di magneti molecolari per la realizzazione di gate quantistici.
I magneti molecolari sono alla base di diverse possibili applicazioni nell’ambito della computazione e simulazione quantistica. In particolare, gli spin nucleari degli ioni magnetici rappresentano una risorsa importante per il quantum information processing. Con la risonanza magnetica nucleare è possibile realizzare esperimenti per verificare la possibilità di implementare operazioni logiche e algoritmi quantistici con qudit nucleari.
Collaborazioni: Prof.ssa Roberta Sessoli, Dip. di Chimica “Ugo Schiff”, Università di Firenze; Prof. Richard Winpenny, School of Chemistry, University of Manchester (UK); ISIS Neutron and Muon Source, STFC-RAL (UK), ILL e ESRF (FR). Tesi nell’ambito del progetto europeo FET FAult Tolerant MOlecular Spin processor (FATMOLS).
Tecniche e Metodologie: Caratterizzazione sperimentale di cristalli molecolari con diverse possibili tecniche (NMR, EPR, scattering anelastico di neutroni e raggi x); realizzazione di esperimenti dimostrativi con NMR a basse temperature.

Docenti di riferimento: Danilo Bersani, Laura Fornasini
E-mail: danilo.bersani@unipr.it, laura.fornasini@unipr.it

Settore di ricerca: Spettroscopia Raman - Struttura di materiali industriali e da riciclo di matrice vetrosa.

Argomento 1: Studio mediante spettroscopia Raman del riarrangiamento strutturale in vetri temprati.
Lo studio riguarda il cambiamento composizionale e strutturale che avviene nei flaconi in vetro farmaceutici dopo essere stati sottoposti ad un processo di tempra chimica. Si tratta di una tecnica che prevede lo scambio-ionico da bagno chimico. Si studierà l’effetto dei parametri di tempra sulla profondità di penetrazione degli ioni. Si cercherà di correlare gli spettri vibrazionali con gli effetti prodotti dalla tempra, i profili composizionali, la struttura e le proprietà del vetro.
Collaborazioni: Bormioli Pharma; IMEM-CNR.
Tecniche e metodologie: micro-Raman, SEM-EDX, LIBS.

Argomento 2: Analisi di spettroscopia micro-Raman su prodotti vetro-ceramici ottenuti dal riciclo di materiali di costruzione e demolizione.
I prodotti sono ottenuti utilizzando rifiuti di costruzione e demolizione (Construction and Demolition Waste, CDW) provenienti dalle macerie del terremoto delle Marche del 2016 e altri tipi di rifiuto (e.g. polveri ceramiche, mattoni, vetri da rifiuto urbano, ceneri da inceneritore, ecc…). Ciascun prodotto è ottenuto con CDW e un altro tipo di rifiuto in differenti percentuali e trattati termicamente per favorire la vetrificazione.  Verranno caratterizzate le fasi cristalline e vetrose per valutare struttura e caratteristiche dei materiali ottenuti in funzione della composizione iniziale.
Collaborazioni: Università di Camerino.
Tecniche e metodologie: la tecnica principale sarà la spettroscopia micro-Raman, supportata da analisi con microsonda, XRD, XRF.