Le linee di ricerca attive nel contesto del Curriculum di Scienze Chimiche del Corso di Dottorato in Scienze Chimiche, Geologiche e Ambientali originano dalla volontà di intervenire non solo nelle aree tradizionali della chimica, ma anche e soprattutto nelle aree interdisciplinari di più diretta applicabilità e rilevanza per lo sviluppo economico che sulla ricerca è basato: Chimica dei Composti Bioattivi, Chimica e Ambiente, Chimica e Materiali. I gruppi di temi di ricerca di seguito elencati scaturiscono da tale impostazione, in piena continuità con la tradizione della ricerca chimica sviluppata presso l’Università di Milano - Bicocca fin dalla sua fondazione.

Le ricerche condotte nell’ambito del Curriculum di Scienze Chimiche sono le seguenti:

Studio meccanicistico della riduzione della CO₂ catalizzata dai metalloenzimi nitrogenasi e idrogenasi. Sviluppo di prototipi di farmaci con azione sul sistema immunitario e sul muscolo cardiaco. Rational drug design, sintesi chimica, drug development, tests cellulari. Sintesi di nanovettori intelligenti per il trasporto mirato di farmaci, e sintesi di glicomimetici come agenti diagnostici e/o terapeutici. Progettazione e sintesi di nanoparticelle per imaging multimodale di cellule pancreatiche che producono insulina. Modelling computazione del sistema Cu peptide beta-amiloide nella neurochimica della malattia di Alzheimer. Sintesi di inibitori enzimatici con potenziale rilevanza terapeutica e sintesi di biomateriali per la medicina rigenerativa e il rilascio controllato di farmaci. Modellizzazione computazionale di sistemi bifasici costituiti da agenti surfattanti anfifilici in ambiente acquoso per applicazioni in sintesi organiche catalizzate da metalli. Studio della biforcazione elettronica quale meccanismo enzimatico recentemente scoperto di conversione energetica: approfondimento delle relazioni tra struttura enzimatica e attività come premessa verso la progettazione di dispositivi sintetici di rilevanza applicativa. Progettazione e sintesi di nuovi polimeri per l'ottenimento di modelli avanzati di organoidi e di tessuti attraverso stampa 3D. Tecniche bioanalitiche avanzate applicate a drug discovery, drug delivery e diagnostica.

Chimica e igroscopicità dell’aerosol atmosferico. Applicazioni ai cambiamenti climatici e alla conservazione dei beni culturali. Studio teorico di catalizzatori enzimatici e biomimetici per future applicazioni nel campo della prevenzione e dell'abbattimento di inquinanti atmosferici. Studio, attraverso metodi computazionali, delle proprietà spettroscopiche di composti di potenziale interesse applicativo in processi di upconversion mediante il meccanismo di annichilazione tripletto-tripletto. Sintesi di cluster metallici molecolari: nanostrutture a precisione atomica. Chimica organica per la valorizzazione di biomasse lignocellulosiche. Sviluppo e validazione di nuovi metodi analitici per l'identificazione di inquinanti emergenti e loro prodotti di degradazione nell'ambiente. Metodi chemiometrici e di machine learning per lo sviluppo di modelli QSAR di interesse chimico/ambientale/tossicologico. 

Sintesi e caratterizzazione strutturale, optoelettronica e funzionale di materiali inorganici e ibridi organici-inorganici per celle solari di nuova generazione. Polimeri tridimensionali nanoporosi dinamici per la cattura di CO₂ e lo stoccaggio di CH₄ e H₂. Materiali termoelettrici inorganici e polimerici: preparazione e studio delle proprietà di trasporto. Sintesi e caratterizzazione strutturale e funzionale di elettroliti polimerici e compositi per celle a combustibile. Sintesi e caratterizzazione di sistemi aromatici ed eteroaromatici coniugati anche fluorurati con potenziali applicazioni nella scienza dei materiali e in ambito biologico. Studio computazionale di superfici di ossidi difettivi e nanostrutturati ed eterogiunzioni di ossidi. Preparazione e caratterizzazione di film sottili inorganici per applicazioni fotovoltaiche. Sintesi, mediante metodi di soft-chemistry, e caratterizzazione funzionale di materiali inorganici e ibridi per il risparmio energetico. Studio modellistico multiscala di sistemi ibridi bioinorganici nanostrutturati che rispondono a stimoli esterni per applicazioni mediche. Sviluppo di metodologie di sintesi sostenibile di semiconduttori organici in soluzione acquosa di surfattanti anche aromatici.

Per ogni informazione relativa alle linee di ricerca curriculari rivolgersi a

coordinatore dottorato, marco.malusa@unimib.it

responsabile curriculum, davide.ballabio@unimib.it

Obiettivo specifico del curriculum in scienze geologiche è lo sviluppo della capacità di analizzare processi geologici dalla scala locale a quella regionale attraverso applicazione delle conoscenze geologiche s.l. operando con tecniche di raccolta dati, analitiche e di modellazione avanzate. e con approcci innovativi e quantitativi. Le ricerche condotte possono essere sia di base che di tipo applicativo e coinvolgere più tematiche e gruppi di ricerca, interni al dipartimento o da enti ed istituti nazionali e internazionali.

Le tematiche di ricerca concernono i principali campi delle scienze della terra:

• evoluzione geologica (stratigrafica, petrografica, sedimentologica, geomorfologica e strutturale) del sistema Terra includendo gli effetti della variabilità climatica a scale temporali diverse sugli ambienti geologici;
• geochimica applicata e geocronologia e applicazioni a ricostruzioni geologiche;
• modellazione fisica e matematica di processi, strutture e fenomeni geologici s.l. a partire da dati di sito e dalla caratterizzazione geologico strutturale, geomorfologica, geomeccanica e geologico applicata di terre e rocce
• caratterizzazione strutturale e microstrutturale di minerali di rilevante interesse petrologico e applicativo;
• caratterizzazione di ambienti marini, costieri e terrestri;
• valutazione quantitativa di pericolosità, rischio e multirischio da fenomeni geologici e naturali: instabilità di versante, inondazioni, erosione e trasporto sedimenti, attività sismica e vulcanica, contaminazione inclusa l’interazione tra sistema Terra - strutture e infrastrutture;
• studio e modellazione del deflusso delle acque sotterranee, trasporto di calore e contaminanti, anche con tecniche idrogeofisiche; gestione delle risorse idriche nei paesi emergenti.

Le attività di ricerca, relative alle tematiche principali, sono le seguenti:

• Tettonica, catene e margini attivi s.l. inclusi processi in ambienti di subduzione, gli effetti della reologia delle rocce da deformazioni fragili a deformazioni "duttili" a diversa scala. Realizzazione di cartografie geologiche e generazione di modelli geologici tridimensionali con tecniche digitali
• Lo studio del controllo tettonico e climatico sull’evoluzione della topografia e il trasporto di sedimenti. Modellazione numerica dell’evoluzione geomorfologica considerando l’interazione delle componenti litologiche, geodinamiche e climatiche.
• L'analisi della fagliazione attiva e degli effetti superficiali connessi applicando tecniche geologiche, geomorfologiche e geocronologiche.
• Genesi del magmatismo in ambiente orogenico e di arco magmatico e di archi vulcanici attivi, in diverse regioni e contesti geologici
• Processi geologici che coinvolgono il carbonio sulla Terra e stoccaggio naturale del carbonio in ambienti geologici a diverse scale temporali
• Studio tessiturale, petrografico, mineralogico, geochimico e geocronologico delle successioni sedimentarie dei bacini di avampaese, oceanici residuali e di forearc. Analisi di provenienza con tecniche sperimentali. Effetti delle variazioni climatiche sul ciclo dei sedimenti.
• Quantificazione dei flussi di sedimento attuali dovuti a movimenti in massa e al trasporto fluviale in relazione a condizionamenti litologici e Quaternari, unitamente alle forzanti climatiche ed antropogeniche attuali. Influenza sul bilancio di sedimenti e la gestione dell’ambiente costiero
• Caratterizzazione cristallografica, microstrutturale e nanotribologica di minerali in condizioni ambiente e non ambiente ai fini della comprensione della meccanica delle rocce e dell’estrapolazione alla scala regionale
• Caratterizzazione degli ammassi rocciosi che potenzialmente possono contenere amianti naturali o altri minerali con impatto ambientale rilevante. Valorizzazione delle risorse minerarie
• Gestione delle risorse idriche sotterranee e definizione del rischio e dello studio di processi di contaminazione naturale e antropica, delle interazioni con le attività antropiche, del potenziale termico
• Modelli evolutivi e criteri di allertamento per instabilità di versante; tecniche di analisi della suscettibilità, pericolosità e rischio per rischi naturali, e analisi multi-rischio a scala locale e regionale
• Caratterizzazione fisico meccanica di terreni, rocce e ammassi rocciosi, della degradazione chimico-fisica e di meccanismi di deformazione e rottura, per l’analisi della: interazione tra opere di ingegneria e ambiente geologico, modellazione costitutiva, ricerca, sfruttamento e stoccaggio di fluidi, minerali strategici e industriali, analisi dei rischi
• Stime sulla vulnerabilità dei sistemi naturali e delle infrastrutture umane associate (risorse idriche, dissesto idrogeologico, erosioni fluviali e costiere e sulle possibili misure di adattamento).

Per ogni informazione relativa alle linee di ricerca curriculari rivolgersi a

coordinatore dottorato, marco.malusa@unimib.it

responsabile curriculum, federico.agliardi@unimib.it

Obiettivo specifico del curriculum in scienze dell’ambiente terrestre e marino è lo sviluppo della capacità di operare all’interno di gruppi multidisciplinari, ove possibile a livello internazionale, e di interagire con competenze relative a settori diversi, incluse le componenti più strettamente gestionali, quali gli aspetti giuridico-economici.

Le attività di ricerca, che hanno la sostenibilità come filosofia permeante, sono sviluppate secondo tre linee principali: conoscenza dell’ambiente nelle sue componenti e nelle loro interazioni e integrazioni; valutazione e prevenzione dei rischi, per l’uomo e per l’ambiente, derivanti da attività antropiche; sviluppo di metodologie e tecnologie innovative per il risanamento e la conservazione dell’ambiente e del territorio e per la tutela della biodiversità.

Le attività di ricerca, relative alle tre linee principali, sono le seguenti:

Analisi e caratterizzazione dell’ambiente terrestre e marino e del territorio

Analisi e monitoraggio dell’ambiente e del territorio attraverso l’uso di Sistemi Informativi Territoriali e del telerilevamento. Analisi e caratterizzazione dei suoli e della vegetazione. Analisi idrogeologica, chimica e ecologica delle acque sotterranee e superficiali. Analisi biologia, geomorfologica e mappatura degli habitat marini. Chimica e fisica degli aerosol e dell’atmosfera.  Inquinamento acustico. Servizi ecosistemici. Biogeografia insulare. Analisi del ruolo degli oceani nel sistema climatico.

Valutazione degli impatti e dei rischi sull’uomo, sull’ambiente e sugli ecosistemi

Cambiamenti climatici e impatto dei fattori climatici nell’alterazione degli habitat naturali e degli ecosistemi terrestri, marini e d’acque dolci. Ecotossicologia: rischi derivanti dall’esposizione a contaminanti sui diversi livelli di organizzazione della scala gerarchica ecologica. Approcci chemiometrici e sviluppo di modelli QSAR per la previsione degli effetti di contaminanti sulla salute umana e su specie non target. Studio degli effetti di nanoparticelle, allergeni vegetali, interferenti endocrini, particolato atmosferico e di stress fisici sui processi biologici sia in vivo che in vitro. Approcci in vitro e in silico per lo studio dell’interazione tra metalli (essenziali e non) e modelli biologici: potenziali effetti sulla salute umana. Modelli in vitro per la valutazione del potenziale di cancerogenesi di contaminanti e matrici ambientali Studio della degradazione dei suoli e della vegetazione dovuta ad attività antropiche. Impatti di eutrofizzazione, cambiamenti climatici e di altri stressori antropici sulla qualità delle acque superficiali. Impatto degli aerosol sul bilancio radiativo atmosferico. Impatto acustico delle attività antropiche e delle infrastrutture di trasporto. Impatto delle specie aliene sulla biodiversità. Controlli da parte di fattori naturali e antropici sullo sviluppo delle biocostruzioni marine. La biomineralizzazione marina come registro ambientale. Effetti dei processi fisici di trasporto oceanico e turbolenza sugli organismi marini.

Gestione e recupero dell’ambiente e del territorio

Gestione del rischio idrogeologico. Gestione, trattamento e smaltimento delle acque reflue. Smaltimento, trattamento e riciclo dei rifiuti. Recupero di siti contaminati e ripristino ecologico. Gestione sostenibile dei processi produttivi e analisi del ciclo di vita. Pianificazione ecologica del territorio, reti ecologiche terresti e acquatiche. Analisi e conservazione della biodiversità. Educazione allo sviluppo sostenibile e comunicazione ambientale.

Per ogni informazione relativa alle linee di ricerca curriculari rivolgersi a

coordinatore dottorato, marco.malusa@unimib.it

responsabile curriculum, andrea.franzetti@unimib.it