Lo sviluppo delle conoscenze relative alla densità elettronica ed al corrispondente potenziale elettrostatico è di fondamentale importanza, perché tali quantità determinano le modalità di riconoscimento molecolare, sia per quanto riguarda fenomeni di rilevanza biologica o farmacologica (ad esempio l'avvolgimento delle proteine e le interazioni substrato-farmaco), sia per quanto riguarda i fenomeni cinetici relativi alla solubilità, alla nucleazione e crescita dei cristalli, ed alla formazione di complessi supramolecolari. La comprensione di tali fenomeni si avvale di metodi sia teorici sia sperimentali molto avanzati. Tra questi ultimi ha un rilievo molto particolare la diffrattometria di raggi X a T<30K, per la quale esiste a tutt'oggi un numero molto ristretto di strumenti (uno di essi è attualmente in uso presso il Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica di questa Università).
L'applicazione di tali tecniche criogeniche e diffrattometriche a cristalli di sostanze organiche, sia naturali sia di sintesi, o a materiali inorganici con proprietà di potenziale applicazione industriale (ad es. la magnetoresistenza colossale), consente una completa caratterizzazione di questi composti. Inoltre,la disponibilità di un'apparecchiatura che permetta l'indagine strutturale a varie temperature rende possibile lo studio dettagliato di fenomeni quali gli equilibri tautomerici e le transizioni di fase solido-solido.
La presente ricerca si articola in due filoni principali. Da un lato ci si propone di caratterizzare dal punto di vista strutturale ed elettronico alcune sostanze di potenziale interesse farmacologico e industriale,come ad esempio olefine fluorurate, derivati dell'artemisina con proprietà antimalariche, ossidi e solfuri di metalli di transizione esibenti elevata correlazione elettronica. Contemporaneamente, dal punto di vista metodologico, ci si propone di
1) effettuare studi approfonditi sull'accuratezza delle energie di interazione intermolecolare calcolate con vari metodi sia sperimentali che ab initio;
2) applicare nuovi descrittori topologici, come ad esempio la funzione sorgente, per caratterizzare il legame chimico nell'ambito della teoria quantistica degli atomi nelle molecole a partire sia da dati sperimentali di diffrazione che da calcoli ab initio.
Infatti, per capire nel dettaglio come si esplicano i meccanismi di riconoscimento e interazione intermolecolare, rivestono oggigiorno un ruolo sempre più importante sia il calcolo delle energie di interazione in stato solido (per il quale è necessario mettere a punto metodi sempre più accurati), sia lo studio dettagliato delle proprietà elettroniche non-locali derivate dalla densità di carica, come ad esempio la funzione sorgente.