ID:
511802
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
CHIMICA ORGANICA
Anno:
2025
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (02/03/2026 - 12/06/2026)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Al termine del corso, gli studenti dovranno:
* Avere un’idea generale di cosa sia la chimica computazionale e di come possa integrare ed anche guidare la chimica sperimentale, a partire da quella organica
* Essere in grado di “portare nel laboratorio” il ragionamento del chimico computazionale, ad esempio:
** Facilitando la comprensione ed il ragionamento sui meccanismi di reazione
** Proponendo modifiche ragionevoli in laboratorio laddove un particolare composto non manifestasse delle proprietà desiderate.
** Esercitandosi a spiegare risultati inattesi in un particolare esperimento.
* Avere presente a grandi linee i concetti teorici dietro alle principali classi di calcolo, ed i principali pacchetti software per svolgerli.
* Ragionare su potenziali sbocchi professionali ed accademici.
* Avere un’idea generale di cosa sia la chimica computazionale e di come possa integrare ed anche guidare la chimica sperimentale, a partire da quella organica
* Essere in grado di “portare nel laboratorio” il ragionamento del chimico computazionale, ad esempio:
** Facilitando la comprensione ed il ragionamento sui meccanismi di reazione
** Proponendo modifiche ragionevoli in laboratorio laddove un particolare composto non manifestasse delle proprietà desiderate.
** Esercitandosi a spiegare risultati inattesi in un particolare esperimento.
* Avere presente a grandi linee i concetti teorici dietro alle principali classi di calcolo, ed i principali pacchetti software per svolgerli.
* Ragionare su potenziali sbocchi professionali ed accademici.
Prerequisiti
Nessuno.
Agli studenti è però raccomandata una conoscenza di base dei comandi Linux e di un linguaggio di programmazione quale Python.
Agli studenti è però raccomandata una conoscenza di base dei comandi Linux e di un linguaggio di programmazione quale Python.
Metodi didattici
Didattica frontale ed esperienze pratiche (teoria, natura del software utilizzato, ecc.)
Fornitura di protocolli dettagliati per lo svolgimento di ciascuna esperienza
Assistenza nello svolgimento dell’esperienza, se necessario mostrando esempi al proiettore.
L’esperienza sarà interattiva: verranno proposti problemi e poste semplici domande da affrontare durante ogni esperienza per verificare la comprensione dei calcoli effettuati, ed esercitarsi a leggere i risultati.
Fornitura di protocolli dettagliati per lo svolgimento di ciascuna esperienza
Assistenza nello svolgimento dell’esperienza, se necessario mostrando esempi al proiettore.
L’esperienza sarà interattiva: verranno proposti problemi e poste semplici domande da affrontare durante ogni esperienza per verificare la comprensione dei calcoli effettuati, ed esercitarsi a leggere i risultati.
Verifica Apprendimento
Una relazione scritta su un’esperienza scelta fra le ultime 3 formerà un terzo del voto finale, per un massimo di 10 punti. Le relazioni saranno da consegnare due settimane prima dell’appello a cui ci si intende iscrivere.
Verranno valutati i seguenti aspetti:
1) Forma (2 punti)
2) Correttezza teorica (4 punti)
3) Spunti aggiuntivi per lavori futuri (4 punti)
I restanti due terzi verranno attribuiti tramite un esame orale, comprendente 5 domande casuali, ciascuna riguardante aspetti teorici, aspetti visti durante le esperienze, nonché la stessa relazione presentata. Massimo 4 punti a domanda (max. 20 punti per questa parte).
Verranno valutati i seguenti aspetti:
1) Forma (2 punti)
2) Correttezza teorica (4 punti)
3) Spunti aggiuntivi per lavori futuri (4 punti)
I restanti due terzi verranno attribuiti tramite un esame orale, comprendente 5 domande casuali, ciascuna riguardante aspetti teorici, aspetti visti durante le esperienze, nonché la stessa relazione presentata. Massimo 4 punti a domanda (max. 20 punti per questa parte).
Testi
Appunti delle lezioni e materiale fornito dal docente (anche per le esercitazioni).
“Understanding Molecular Simulation”, D. Frenkel, B. Smit
“Computer Simulation of Liquids”, M. P. Allen, D. J. Tildesley
“Molecular Modelling - Principles and Applications”, A. R. Leach
“Introduction to Computational Chemistry”, F. Jensen
“Oxford Chemistry Primers — Computational Chemistry”, J. Harvey
“Introduzione alla Chimica Organica Computazionale”, A. Bottoni
“Understanding Molecular Simulation”, D. Frenkel, B. Smit
“Computer Simulation of Liquids”, M. P. Allen, D. J. Tildesley
“Molecular Modelling - Principles and Applications”, A. R. Leach
“Introduction to Computational Chemistry”, F. Jensen
“Oxford Chemistry Primers — Computational Chemistry”, J. Harvey
“Introduzione alla Chimica Organica Computazionale”, A. Bottoni
Contenuti
Le 48 ore di corso comprenderanno almeno 4 esperienze pratiche, intercalate a spiegazioni teoriche. Ogni lezione si svolgerà in sessioni da 3 ore.
Esperienze:
Formati molecolari, modellizzazione molecolare, visualizzazione molecolare
Simulazioni di dinamica molecolare di una piccola proteina
Calcoli quantomeccanici per lo studio di molecole organiche semplici
Screening virtuale di librerie di farmaci mediante il docking molecolare
Esempi di Software utilizzati: Gaussian, Amber, VMD, PyMOL, AutodockVINA
Elementi di teoria integrati con casi studio, ove possibile:
Principi e teoria della dinamica molecolare, con cenni di termodinamica statistica
Come leggere i risultati di una simulazione molecolare: elementi geometrici, RMSD, profili di densità, funzione di distribuzione radiale, analisi delle componenti principali,
Cenni sul clustering
Metodi di campionamento aumentato per la simulazione di eventi rari
Cenni sui metodi Monte Carlo
Metodi QM: set di base, pseudopotenziali, approccio Hartree-Fock, approccio DFT, approcci post-SCF a determinanti multiple e perturbativi, metodi semiempirici
Metodi ibridi QM/MM
Simulazioni di energia libera
Le simulazioni molecolari nell’industria farmaceutica ed agrochimica: tecniche di disegno di farmaci structure-based e ligand-based, farmacofori, docking molecolare, cheminformatica, bioinformatica, predizione di folding e modellizzazione per omologia
Le simulazioni molecolari nell’industria dei materiali
Cenni sull’intelligenza artificiale
Esperienze:
Formati molecolari, modellizzazione molecolare, visualizzazione molecolare
Simulazioni di dinamica molecolare di una piccola proteina
Calcoli quantomeccanici per lo studio di molecole organiche semplici
Screening virtuale di librerie di farmaci mediante il docking molecolare
Esempi di Software utilizzati: Gaussian, Amber, VMD, PyMOL, AutodockVINA
Elementi di teoria integrati con casi studio, ove possibile:
Principi e teoria della dinamica molecolare, con cenni di termodinamica statistica
Come leggere i risultati di una simulazione molecolare: elementi geometrici, RMSD, profili di densità, funzione di distribuzione radiale, analisi delle componenti principali,
Cenni sul clustering
Metodi di campionamento aumentato per la simulazione di eventi rari
Cenni sui metodi Monte Carlo
Metodi QM: set di base, pseudopotenziali, approccio Hartree-Fock, approccio DFT, approcci post-SCF a determinanti multiple e perturbativi, metodi semiempirici
Metodi ibridi QM/MM
Simulazioni di energia libera
Le simulazioni molecolari nell’industria farmaceutica ed agrochimica: tecniche di disegno di farmaci structure-based e ligand-based, farmacofori, docking molecolare, cheminformatica, bioinformatica, predizione di folding e modellizzazione per omologia
Le simulazioni molecolari nell’industria dei materiali
Cenni sull’intelligenza artificiale
Lingua Insegnamento
INGLESE
Altre informazioni
L'anno accademico 2025-26 è il primo in cui viene proposto questo corso.
Corsi
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CHIMICA
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
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