Dottorato di Ricerca in Scienze della Terra
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Claudia Stangarone



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Ab Initio methods for interpretation and simulation of experimental data in mineralogical case of studies

The PhD project will be devoted to the application of Raman-IR spectroscopy  in the field of mineralogy and in particular on the possibility to implement, interpret and compare the experimental data obtained, with simulated data with computational ab initio methods.

The purpose is to study the properties of the minerals simulating and foreseeing  the chemical-physical properties of rocks when experimental data are not sufficient or difficult to interpret.

In details the points that would be developed in these three years are:

- Implement the use and calculation procedures using mainly the quantum chemistry program CRYSTAL14;

- Interpretation, comparison and prediction of experimental data: IR-Raman spectra of pyroxene and feldspar with those calculated;

- Application of the results in various fields of study:

- Remote sensing: simulation-IR Raman RT-HT on the mineral constituents of the inner planets (Mercury)

- Development of methods for the systematic interpretation of the spectra

- Diagnostics in "cultural heritage"

The calculations will be performed with CRYSTAL 14 [1], a program of quantum chemistry methods for ab initio calculation through the use of hybrid functional HF/DFT (Hartree-Fock/Density Functional). Such hybrid techniques are particularly suitable for the calculation of the vibrational spectra of crystalline solids.

The experimental part of the project will be based largely on the use of spectroscopic techniques, FT-IR and micro-Raman spectroscopy. Characterization of samples are also provided, using X-Ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy with microanalysis  (SEM/EDS).

The Ph.D. in Mineralogy will be articulated as a collaboration between the Department of Physics and Earth Sciences, University of Parma and the Department of Earth Sciences, University of Turin.

 

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Metodi di calcolo ab Intio per l’interpretazione e simulazione di dati sperimentali in casi di studio di ambito mineralogico

Il progetto di dottorato sarà volto all’applicazione della spettroscopia Raman-IR nel campo della mineralogia e in particolare sulla possibilità di implementare e interpretare i dati sperimentali che verranno ottenuti, con il confronto con dati simulati con metodi computazionali detti ab initio.

Lo scopo è quello di studiare le proprietà dei minerali interfacciandosi alle problematiche della ricerca simulando e prevedendo le proprietà chimico-fisiche delle rocce i cui soli dati sperimentali si rivelano insufficienti o di difficile interpretazione.

Nel dettaglio i punti che si intendono sviluppare nel corso di questi tre anni sono:

- Implementare l’utilizzo e le procedure di calcolo principalmente mediante il programma di  chimica quantistica CRYSTAL14

- Interpretazione, confronto e previsione dei dati sperimentali di spettri Raman-IR mediante quelli calcolati su pirosseni e feldspati

- Applicazione dei risultati in diversi ambiti di studio:

- remote sensing: simulazione Raman-IR RT-HT sui minerali costituenti pianeti interni (Mercurio)

- sviluppo di metodiche per l'interpretazione sistematica degli spettri

- diagnostica in ambito "beni culturali"

I calcoli saranno effettuati con CRYSTAL 14 [1], un programma di chimica quantistica per metodi di calcolo ab initio tramite l’utilizzo di funzionali ibridi HF/DFT (Hartree-Fock/Density Functional). Tali tecniche ibride sono particolarmente indicate nel calcolo degli spettri vibrazionali dei solidi cristallini.

La parte sperimentale del progetto si baserà fondamentalmente sull’utilizzo delle tecniche spettroscopiche, FT-IR e micro-Raman. Sono previste inoltre per la caratterizzazione dei campioni indagini per diffrazione di Raggi X  (XRD) e microanalisi in microscopia elettronica a scansione (SEM/EDS).

Il Dottorato di ricerca in Mineralogia si articola come  collaborazione fra il Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Parma e il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Torino.

 

 

 

Struttura di afferenza:
Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra

Claudia Stangarone
stanza D3

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Ultimo aggiornamento: 04/07/2014 12:51
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