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Molecular sciences for earth and space (MOSES)

Il dottorato di ricerca in “Molecular Sciences For Earth And Space” (MOSES) si propone di fornire gli strumenti critici per comprendere i diversi aspetti delle Scienze Molecolari applicate allo studio della Terra e dello Spazio con particolare riferimento ai cambiamenti climatici e ai processi che sono alla base dell’origine e dell’evoluzione della vita. Temi di particolare rilievo sono: l’interazione con la radiazione elettromagnetica e le informazioni da essa ricavabili relativamente sia all’atmosfera terrestre che allo spazio, la formazione di molecole nell’universo e la loro evoluzione verso sistemi molecolari complessi, ma anche la loro trasformazione e distruzione, la reattività chimica dell’atmosfera terrestre in relazione all’inquinamento.
Con queste premesse, gli studenti del corso di dottorato MOSES sono formati all’uso di metodologie sia sperimentali che teoriche, che vanno dalla sintesi organica all’indagine spettroscopica, alla reattività chimica, alla fotochimica, applicati anche allo studio dei processi di non-equilibrio. Il percorso formativo dei dottorandi di MOSES è svolto in gruppi di ricerca di rilievo nel panorama scientifico internazionale in vari campi della modellistica molecolare (i metodi per il calcolo della struttura elettronica, delle proprietà spettroscopiche, della termochimica e cinetica, includendo gli effetti del solvente e i modelli multi-scala, la fotochimica e i processi dinamici) e delle metodologie sperimentali (chimica fisica dei processi biologici, catalisi ecocompatibile, sintesi organica). Oltre all’opportunità di interagire con i gruppi di ricerca attivi alla Scuola Superiore Meridionale , Federico II e la Scuola Normale Superiore, i dottorandi hanno accesso ad un’ampia rete di collaborazioni nazionali e internazionali, con gruppi sia sperimentali che teorici. In tale contesto, i dottorandi di MOSES hanno la possibilità di partecipare a progetti e collaborazioni, che offrono opportunità uniche di crescita per la formazione, per la visibilità dell’attività di ricerca a livello internazionale e, in ultima analisi, per le prospettive di carriera post-dottorale. In particolare vi è particolare attenzione ai diversi aspetti dei protocolli computazionali allo stato dell’arte, spaziando dalla progettazione e allo sviluppo di nuove tecniche di modellazione e alla loro applicazione ai temi di ricerca degli aspetti molecolari nei vari settori della chimica, biologia e geologia non solo in termini di accuratezza e affidabilità delle simulazioni, ma anche relativamente all’uso efficiente delle risorse di calcolo, per ridurre l’impatto energetico del calcolo ad alta prestazione. L’attività formativa si sviluppa in quattro anni di corso al fine di permettere un contatto continuo tra personale docente e dottorandi. L’attività didattica è maggiormente concentrata nel primo anno di corso, mentre, nei tre anni successivi, i dottorandi sono impegnati a condurre la ricerca e a dare periodicamente conto del suo stato di avanzamento, sia in colloqui individuali che in periodici incontri seminariali. Il dottorato di ricerca MOSES nasce come un dottorato innovativo a caratterizzazione altamente internazionale e interdisciplinare con l’obiettivo di attrarre gli studenti migliori e di coinvolgere costantemente nell’attività didattica i maggiori esperti internazionali sulle tematiche del dottorato oltre agli studiosi operanti in sedi universitarie straniere facenti parte del Collegio. Pagina web, bandi e materiali di supporto sono in lingua italiana e inglese. E’ previsto, per ogni dottorando, trascorrere fino a un anno (anche diviso in più trimestri o semestri) presso istituzioni universitarie e di ricerca straniere. Le lingue del dottorato sono l’italiano e l’inglese, corsi e seminari possono essere tenuti in entrambe le lingue. Pertanto, il dottorato MOSES si propone di fornire ai propri studenti una preparazione trasversale tale da permettere l’applicazione delle metodologie apprese a nuovi temi e formare ricercatori e figure professionali che siano in grado di adattarsi a nuove situazioni e affrontare in modo efficace le nuove sfide poste in essere dal progresso scientifico e tecnologico, promuovendo accordi e convenzioni con centri o istituti di ricerca e sviluppo e con enti, aziende e industrie, pubblici o privati, sia italiani che stranieri, operanti nei settori di interesse.
 
Obiettivi del corso:
 
Il corso di dottorato MOSES si prefigge di delineare ricercatori e figure professionali di elevata qualificazione che, forti di una formazione altamente multidisciplinare e già abituati a interagire con professionisti provenienti da settori eterogenei, siano capaci di affrontare tematiche complesse nel campo delle scienze molecolari applicate allo studio della terra e dello spazio che meglio si adattano al problema in esame e impiegando al contempo strumenti innovativi allo stato dell’arte dei sistemi molecolari complessi. Tra gli obiettivi formativi vi è anche particolare attenzione su come l’ambiente terrestre, nell’insieme delle sue caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche, viene fortemente condizionato su scala sia locale sia globale dagli effetti dell’azione umana. Gli obiettivi del Corso sono quelli di apprendere conoscenza, capacità critica e autonomia gestionale nei seguenti temi di ricerca di riferimento:
– studi di laboratorio, sia sperimentali che teorici, che vanno dall’indagine spettroscopica alla sintesi organica, alla reattività chimica, alla fotochimica;
– osservazioni astronomiche che vanno dall’identificazione di molecole nel mezzo interstellare alla caratterizzazione delle atmosfere planetarie;
– osservazioni atmosferiche che vanno dall’identificazione degli inquinanti e alla loro quantificazione;
– modellizzazione astronomica/astrochimica che spazia dalla derivazione dell’abbondanza delle specie chimiche nei diversi ambienti astrofisici alla deduzione delle proprietà fisiche degli stessi;
– modellizzazione della chimica dell’atmosfera terrestre.

E’ previsto, per ogni dottorando, trascorrere fino a un anno (anche diviso in più trimestri o semestri) presso istituzioni universitarie e di ricerca straniere. Le lingue del dottorato sono l’italiano e l’inglese, corsi e seminari possono essere tenuti in entrambe le lingue. Di fatto, uno degli obiettivi principali che il programma dottorale in MOSES si pone è la creazione di ricercatori e figure professionali che, al termine del percorso formativo, oltre alle conoscenze di natura tecnica, abbiano acquisito capacità di giudizio critico, maturità scientifica, indipendenza e flessibilità tali da poter proseguire la loro attività di ricerca post-dottorale nelle più prestigiose istituzioni accademich e nei più avanzati laboratori di ricerca in Italia e all’estero.
 
Borse di studio: ogni anno la SSM mette a concorso, per questo dottorato, 4 borse di studio da 19.000€ ciascuna più altre 2 dello stesso importo finanziate dalla Scuola Normale Superiore. Borse addizionali possono essere aggiunte in base ad accordi bilaterali con altre istituzioni accademiche e di ricerca.

Ammissione: l’ammissione al corso di dottorato avviene mediante concorso per titoli, lettere di presentazione, progetto di ricerca e colloquio. Possono partecipare al concorso coloro che sono in possesso di laurea magistrale, oppure di titolo equipollente conseguito in Italia o all’estero.

La selezione avviene attraverso la valutazione dei titoli presentati e del programma di ricerca proposto dal candidato, nonché di un colloquio in lingua inglese. Sarà pubblicata una “short list” degli ammessi all’esame orale. Il numero di posti messi a concorso è stabilito ogni anno dagli organi competenti della SSM ed indicato nel relativo bando.

Nadia Rega, Ph.D.
Full Professor of Physical Chemistry
Department of Chemical Sciences
University of Napoli Federico II
Via Cintia I-80126 Napoli, Italy
nadia.rega@unina.it
&
Area MOSES Coordinator
Scuola Superiore Meridionale
Largo S. Marcellino 10, I-80138, Napoli, Italy
n.rega@ssmeridionale.it

Nadia Rega
Università degli Studi di Napoli Federico II (UniNa)

Vincenzo Barone
Scuola Normale Superiore

Malgorzata Biczysko
University of Shanghai, Cina

Paola Caselli
Max Planck, Garching, Germania

Cristina De Castro
UniNa

Claudio De Rosa
UniNa

Michael J. Frisch
Gaussian Inc., CT, US

Concetta Giancola
UniNa

Xiaosong Li
University of Washington, WA, US

Paola Manini
UniNa

Ana Belen Munoz Garcia
UniNa

Alessio Petrone
UniNa

Cristina Puzzarini
Università degli Studi di Bologna

Giovanni Scalmani
Gaussian Inc., CT, US

Giovanni Talarico
UniNa

Nicola Tasinato
Scuola Normale Superiore

Marco Trifuoggi
UniNa

37simo Ciclo
 
  • Edoardo Buttarazzi
  • Silvia Di Grande
  • Gabriele Iuzzolino
  • Eugenio Romano
  • Attila Tortorella
  • Rachele Zunino

38simo Ciclo
 
  • Raoul Carfora
  • Olga D’Anania
  • Susan Mohammadi
  • Yolanda Rusconi
  • Lina Marcela Uribe Grajales

L’attività formativa si sviluppa in quattro anni di corso al fine di permettere un contatto continuo tra personale docente e dottorandi. L’attività didattica è maggiormente concentrata nel primo anno di corso, mentre, nei tre anni successivi, i dottorandi sono impegnati a condurre la ricerca e a dare periodicamente conto del suo stato di avanzamento, sia in colloqui individuali che in periodici incontri seminariali.

L’attività didattica del primo anno è strutturata sulla base di corsi obbligatori con verifica finale (corsi “pillar”) per un totale di 24 CFU (un CFU, credito formativo universitario, consiste di 6 ore di didattica frontale + 18 ore di studio individuale o, alternativamente, di 24 ore di studio, lavoro di ricerca, attività seminariale). Tali corsi, di carattere generale, sono intesi a sviluppare linguaggi e competenze comuni tra allievi provenienti, in genere, da percorsi di studio diversi. Essi devono essere scelti nella successiva tabella dell’offerta didattica. A tali corsi, possono affiancarsi corsi monografici (almeno per 6 CFU) che sono indicati via via dal Collegio Docenti. Alcuni di essi sono indicati nella tabella di sotto. La formazione può essere completata con corsi mutuati con gli altri corsi di dottorato della SSM, con corsi tenuti in UniNA, alla SNS e in altre sedi italiane e estere, con scuole specifiche di dottorato, con partecipazione a congressi nazionali e internazionali o workshop, previa approvazione del Coordinatore e/o del Collegio Docenti. Il carico didattico totale, per ogni allievo, deve essere di 240 CFU da conseguire nei quattro anni del dottorato.

Sono previste anche attività seminariali durante le quali gli allievi possono discutere aspetti specifici del lavoro dottorale, di lezioni tenute su invito da docenti esterni al collegio e di attività di formazione scientifica e di gestione e valorizzazione dei risultati della ricerca.

Il passaggio dal primo al secondo anno è deciso sulla base della presentazione di un articolato progetto di ricerca comprensivo di un piano di lavoro triennale discusso in un colloquio a cui parteciperanno, per ogni dottorando, almeno tre membri del Collegio, che possono chiedere al dottorando, oltre alla discussione del progetto stesso e degli articoli scientifici da lei/lui eventualmente sottoposti o pubblicati, anche una discussione sui corsi seminariali seguiti, e il modo con cui intende sviluppare le sue ricerche future.

Il passaggio dal secondo al terzo anno avviene sulla base della discussione e dell’approvazione di uno schema indicativo, ma dettagliato, della tesi, che il dottorando si propone di elaborare, e della discussione degli articoli sottoposti o pubblicati.

Il passaggio dal terzo al quarto anno avviene sulla base della presentazione e della discussione, e quindi della approvazione da parte del tutor, della tesi che deve essere perfezionata e ultimata durante il quarto anno.

L’attività didattica del primo anno è ripartita su due trimestri: novembre-gennaio e marzo-maggio.

In particolare, l’attività didattica e formativa (per complessivi 80 CFU + 160 CFU per la tesi) deve avere carattere avanzato. La partecipazione a seminari, workshop e gruppi di ricerca sarà ampiamente favorita e incentivata. L’attività formativa è organizzata, nello specifico, come segue:

I anno: didattica obbligatoria per corsi (totale 24 CFU), frequenza di laboratori, partecipazione attiva a conferenze e seminari organizzati dal dottorato o da altre istituzioni universitarie e di ricerca, preparazione del progetto di ricerca articolato per il passaggio al 2° anno di corso (14 CFU) – Tot. 60 crediti.

II anno: partecipazione attiva a conferenze e workshop organizzati dalla Scuola o da altre istituzioni universitarie e di ricerca; giornate di presentazione dello stato di avanzamento della ricerca alla presenza dei tutor e del collegio, lavoro di ricerca di preparazione alla tesi Tot. 60 crediti.

III anno: Seminari di presentazione della ricerca in corso alla presenza dei tutor e del collegio e partecipazione attiva a conferenze e workshop; lavoro di ricerca alla tesi–Tot. 60 crediti;

IV anno: completamento e stesura della tesi (60 CFU).

Le tematiche di ricerca e di insegnamento sono le seguenti:

  • spettroscopia molecolare
  • spettroscopia computazionale
  • chimica computazionale applicata alla reattività chimica
  • modellistica atmo-/astrochimica
  • sistemi chimico-fisici per la modellistica sperimentale atmo-/astrochimica
  • chimica organica dei processi prebiotici
  • sintesi e trasformazioni di sistemi organici complessi in condizioni estreme
  • chimica bioorganica in sistemi e condizioni estreme
  • fotochimica organica e evoluzione degli stati eccitati
  • modellizzazione di processi pre-biotici fotoindotti e del loro comportamento dinamico fuori equilibrio
  • modellizzazione della reattività ultraveloce e di tecniche di spettroscopia transiente interconnesse (femtochimica)
  • chimica e fisica delle superfici e delle interfacce
  • astrobiologia

Saranno inoltre previsti corsi ad hoc per colmare eventuali lacune degli studenti, quali ad esempio:

  • chimica organica (per fisici, astronomi e geologi)
  • astronomia (per chimici, fisici, geologi ed ingegneri)
  • fotochimica e fotofisica
  • elementi di modellistica computazionale
  • elementi di meccanica quantistica
Astrochimica e astrofisica molecolare (Astrochemistry and molecular astrophysics)
60 ore, I anno
 
Il corso ha come obiettivo quello di fornire SI le conoscenze di base e avanzate dell’astrochimica, includendo la
descrizione teorica e dell’applicazione di tecniche sperimentali e computazionali di avanguardia utilizzate in questa disciplina. Il Dottorando al termine del corso avrà acquisito oltre che tali conoscenze il senso critico necessario per la comprensione e l’organizzazione di un’attività di ricerca in astrochimica.
 
Chimica sperimentale e teorica per la sostenibilità (Experimental and theoretical chemistry for sustainability)
40 ore, I anno
 
Il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze di base e di avanguardia della chimica sperimentale e teorica moderna messe al servizio delle problematiche della sostenibilità nella società odierna. Il corso consiste di due moduli: il primo ricopre le tecniche di sintesi e caratterizzazione di molecole di interesse ambientale ed industriale; il secondo riguarda la teoria e le metodologie computazionali utili per lo studio della catalisi ecosostenibile e in generale della reattività chimica e fotochimica. Il Dottorando al termine del corso avrà acquisito oltre che tali conoscenze il senso critico necessario per la comprensione e l’organizzazione di un’attività di ricerca tesa alla sintesi o alla caratterizzazione, sia sperimentale che teorica, di sistemi molecolari e materiali in modo sostenibile.
 
Chimica Fisica biologica (Biological chemical-physics)
40 ore, I anno
 
Il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze di base e avanzate della chimica fisica biologica, includendo una particolare attenzione alla chimica e alla biologia della terra primordiale. Tale corso copre contenuti sia sperimentali che computazionali, includendo la descrizione delle basi teoriche e dell’applicazione di tecniche sperimentali e la teoria di tecniche computazionali utili in biologia e biochimica. Il Dottorando al termine del corso avrà acquisito oltre che tali conoscenze il senso critico necessario per la comprensione e l’organizzazione di un’attività di ricerca in chimica-fisica biologica.
Seminari
 
Per tutta la durata del dottorato gli studenti saranno fortemente incoraggiati a frequentare i seminari organizzati nell’ambito del progetto Scuola Superiore Meridionale . Tali seminari saranno
organizzati in serie con scadenza settimanale e sono svolti su invito da docenti e ricercatori di fama internazionali di Accademie e Enti di Ricerca nazionali e internazionali. Tali seminari hanno lo scopo di approfondire le materie fondamentali del corso di dottorato (astrochimica, chimica dell’atmosfera e dell’ambiente, chimica fisica biologica, fotochimica) e promuovere le connessioni e l’interdisciplinarietà con altre Aree della Scuola (astrofisica, astrobiologia, scienze della vita). Gli studenti hanno altresì la possibilità di seguire i seminari ospitati nei vari Dipartimenti della Federico II e della Scuola Normale Superiore. Gran parte di questi seminari sono organizzati in modalità mista (in presenza e telematica).
 
Attività di laboratorio
 
Durante il primo anno i dottorandi dovranno frequentare per un periodo di circa tre mesi ciascuno due laboratori a scelta presso due gruppi di ricerca dell’Università Federico II. Si incoraggia la frequentazione di un laboratorio sperimentale e un laboratorio teorico-computazionale. La scelta di tali laboratori viene fatta a inizio anno come esito di colloqui tra il dottorando ed il Coordinatore, anche insieme ad altri membri del Collegio dei Docenti, e a seguito della verifica della disponibilità del gruppo di ricerca ospitante. In tali periodi il dottorando avrà la possibilità di effettuare tirocini altamente specifici allo scopo anche di maturare la scelta del progetto di ricerca. Durante il percorso di ricerca deciso a partire del secondo anno, e per tutta la durata del dottorato, lo studente avrà modo di frequentare in modo quotidiano il laboratorio di riferimento del tutore, essendo il
percorso del dottorato a carattere spiccatamente sperimentale. A seconda del progetto, il dottorando avrà modo di frequentare laboratori di sintesi chimica, di spettroscopia, di caratterizzazione chimico fisica, di attività teorico-computazionale. Tali laboratori potranno essere tra i numerosi dell’Università Federico II e/o della Scuola Normale Superiore, o delle istituzioni presso le quali il dottorando svolgerà la ricerca del proprio progetto e i periodi previsti all’estero.

L’attività di ricerca viene svolta da ciascun dottorando sotto la supervisione di un direttore di tesi assegnato dal Collegio al passaggio dal primo al secondo anno. Il supervisore di tesi è scelto sia all’interno che all’esterno del Collegio stesso. Al direttore di tesi designato dal collegio è possibile affiancare un secondo direttore di tesi scelto eventualmente anche attivando l’istituto della co-tutela su convenzione.

Il passaggio dal primo al secondo anno è deciso sulla base della presentazione di un articolato progetto di ricerca comprensivo di uno stato dell’arte e di un piano di lavoro triennale discusso in un colloquio cui parteciperanno per ogni dottorando almeno tre membri del collegio, che potranno chiedere ai dottorandi, oltre alla discussione del progetto stesso e dei paper da loro preparati per i corsi seminariali seguiti, anche la lettura di una bibliografia rilevante per le loro ricerche future.

Il passaggio dal secondo al terzo anno avverrà sulla base della discussione e dell’approvazione di uno schema indicativo ma dettagliato della tesi che il dottorando si propone di stendere e di un capitolo.

Il passaggio dal terzo al quarto anno avverrà sulla base della presentazione e della discussione, e quindi della approvazione da parte del direttore della tesi, di un ulteriore capitolo di questa e di un indice dettagliato.

Il dottorato di ricerca in “Molecular Sciences for Earth and Space” nasce come un dottorato innovativo a caratterizzazione internazionale e interdisciplinare con l’obiettivo di attrarre gli studenti migliori e di coinvolgere costantemente nell’attività didattica i maggiori esperti internazionali sulle tematiche del dottorato, in aggiunta agli studiosi operanti in sedi universitarie straniere facenti parte del Collegio. Pagina web, bandi e materiali di supporto sono in lingua italiana e inglese.

E’ obbligatorio, per ogni dottorando, trascorrere almeno sei mesi presso istituzioni universitarie e di ricerca straniere. Le lingue del dottorato sono l’italiano e l’inglese, corsi e seminari possono essere tenuti in entrambe le lingue.

ll dottorato prevede e favorisce un’ampia mobilità di docenti e studenti, stimolata anche dai legami scientifici dei membri del collegio con varie prestigiose istituzioni internazionali e straniere. Tra queste indichiamo in particolare:

  • Physical and Theoretical Chemical Laboratory, University of Oxford, Oxford, UK
  • King’s College London, UK
  • Astronomy Department, UCL, UK
  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universitat Hannover, Germany
  • Université Gustav Eiffel, France
  • Université de Rennes 1, France
  • Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Germany
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Germany
  • 6Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr, Germany
  • ELTE Eötvös Lorànd University, Budapest, Hungary
  • Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands
  • Universidad de Valladolid, Spain
  • Chongqing University, Chongqing, China
  • University of Washington, Seattle, USA

La SSM organizza attività trasversali per i corsi di dottorato sui principali sistemi informatici, anche di carattere specialistico. Inoltre, le competenze informatiche sono oggetto di attenzione nei corsi e nei seminari dedicati alle fonti e alla metodologia (si tengono seminari, presso il Sistema Bibliotecario di Ateneo, per formare i dottorandi all’uso critico delle risorse digitali e seminari per familiarizzare gli studenti con strumenti come i reference manager e i fogli di calcolo, ecc.). Verranno tenuti da parte di diversi docenti corsi ed esercitazioni dedicati all’uso dei principali programmi di chimica quantistica.

Durata del Corso: 4 anni
Borse di studio: ogni anno la SSM mette a concorso 6 borse di studio da € 19,000 ciascuna.

Ogni borsa è integrata da ulteriori fondi per attività di ricerca in Italia e all’estero.