Proposte di argomenti per l'elaborato finale | fisica

In aggiunta alle proposte sottoelencate, consulta le pagine della ricerca sul sito del nostro Dipartimento.

Area: Biofisica

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 della proteina HFE - implicata nel meccanismo di assorbimento del ferro - e delle sue mutazioni patogeniche correlate all'Emocromatosi ereditaria.

Argomento 2: Studio della proteina SMN (Survivor of Motor Neuron) e degli effetti delle sue mutazioni patogeniche correlate all'Atrofia Muscolare Spinale.

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.

Area: Fisica della Materia Soffice

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.

Area: Fisica della Materia

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

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).

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: Fisica dei materiali

Argomento 1: Quantum Spin Liquids: Esistono? Spiegano la superconduttività ad alta Tc?
A partire da un articolo di Physics Today che introduce qualitativamente questo tema che pervade la fisica della materia di frontiera degli ultimi trent'anni e che sta iniziando a ricevere risposte chiare.
Collaborazioni: PRIN QT-FLUO (Roma I e II, Napoli, PoliMi)

Argomento 2: Film sottili di AgF2 come nuovi superconduttori ad alta Tc.
Un progetto ambizioso che punta ad aprire un nuovo capitolo sui superconduttori non convenzionali, per il quali sono previste misure NMR.
Collaborazioni: PRIN QT-FLUO (Roma I e II, Napoli, PoliMi)

Argomento 3: Simulazione DFT di materiali magnetici e superconduttori: algoritmi e calcolo parallelo nella Fisica della Materia Condensata
Implementation and benchmark of new approximations for the exchange-correlation functional.
Collaborazioni: Dr. Ifeanyi Onuorah, Dip. SMFI, UniPR, MAX EU Center of Excellence.

Argomento 4: Studio NMR di materiali per l'energia.
La risonanza magnetica nel campo iperfine, in campo esterno nullo, contribuisce a chiarire perché alcune leghe di Heusler sono promettenti per energy harvesting.
Collaborazioni: Massimo Solzi, Dip. SMFI, UniPR

Argomento 5: Spettroscopia di muoni polarizzati e ruolo dell'idrogeno nel semiconduttore a larga gap Ga2O3.
L'idrogeno ha un ruolo importante, ma difficile da dimostrare, nel drogaggio e nella passivazione dei semiconduttori. I muoni positivi formano un isotopo leggero (e radioattivo) dell'idrogeno e promettono di rivelare il meccanismo di questi effetti.
Collaborazioni: Roberto Fornari, Dip. SMFI, UniPR

Tecniche e metodologie: NMR, µSR, Density Functional Theory.

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

Settore di ricerca: Materiali magnetici innovativi per nuove tecnologie sostenibili di conversione dell’energia (refrigerazione magnetica e harvesting termomagnetico di calore disperso)

Argomento 1: Compositi magnetici funzionali basati sul grafene per la conversione termo-magnetica dell’energia.
Collaborazioni: Dott. Daniele Pontiroli, Dott. Giacomo Magnani (Dip. SMFI, UNIPR); Dott.ssa Franca Albertini (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR)
Tecniche e metodologie: sintesi di materiali intermetallici; preparazione e ottimizzazione di materiali compositi arricchiti con nanostrutture di carbonio; sviluppo di tecniche di casting e stampa dei compositi; caratterizzazione magnetica, strutturale e magneto-calorica; test della performance mediante un simulatore di cicli di Brayton termo-magnetici e un prototipo di generatore termo-magnetico di energia.

Argomento 2: Materiali magnetici metallici per la conversione termo-magnetica dell’energia: studio della correlazione tra le proprietà magnetiche, strutturali e microstrutturali e sintesi di nuovi materiali ad elevate prestazioni termomagnetiche.
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 e ottimizzazione di nuovi materiali termomagnetici; studio sperimentale della correlazione tra proprietà magnetiche, strutturali e microstrutturali mediante tecniche di magnetometria, risonanza magnetica, diffrazione e microscopia; misura dell’effetto magneto-calorico e valutazione della performance termomagnetica mediante allestimenti sperimentali innovativi.

Argomento 3: Realizzazione e ottimizzazione di un prototipo di Generatore Termo-magnetico di energia: una nuova tecnologia sostenibile per il recupero di calore disperso.
Tecniche e metodologie: ideazione e progettazione del dispositivo, anche mediante simulazioni del sistema termico-magnetico-dinamico con la tecnica a elementi finiti (in ambiente Matlab); realizzazione e ottimizzazione sperimentale del prototipo (configurazione geometrica/meccanica, configurazione magneti permanenti, formatura degli elementi funzionali, hardware e software di controllo e acquisizione); test delle prestazioni di diversi materiali termo-magnetici.

Area: Fisica Teorica

Docenti di riferimento: Marisa Bonini, Guido D'Amico, Francesco Di Renzo, Luca Griguolo, Massimo Pietroni
E-mail: marisa.bonini@unipr.it; guido.damico@unipr.it; francesco.direnzo@unipr.it; luca.griguolo@unipr.it; massimo.pietroni@unipr.it

Nella prova finale si affrontano tematiche mirate a studiare gli aspetti teorici, concettuali, di modellizzazione e/o matematici di un problema fisico in uno dei seguenti settori:

a) Metodi Matematici per la Fisica
b) Meccanica ed elettrodinamica Classica
c) Meccanica Quantistica
d) Relativita’ generale
e) Fisica Astroparticellare e Cosmologia

Possibili argomenti:

Integrali di cammino in meccanica quantistica.
Deformazione dei dominii di integrazione e simulazioni Montecarlo.
Simmetrie e Teoria dei Gruppi nella Fisica delle Particelle.
Supersimmetria in meccanica quantistica,
Simmetria conforme in meccanica quantistica.
Rottura spontanea di simmetria.
Teorie modificate della relatività’.
Dinamica ed equazioni del moto di stringhe classiche relativistiche.
Masse e oscillazioni dei neutrini.
Problemi di interesse cosmologico (materia e/o energia oscura, la costante cosmologica).
Tecniche di Machine Learning (reti neuronali) applicate a problemi di fisica teorica e cosmologia.
Simulazioni Montecarlo in meccanica statistica.
Altri argomenti da discutere col docente.