Studio computazionale DFT e TD-DFT dei dimeri della Rodamina-B

L’oggetto di questo elaborato è lo studio computazionale, a livello della teoria del funzionale della densità (DFT) e della sua formulazione dipendente dal tempo (TD-DFT), dei dimeri della molecola di rodamina-B, parallelo allo sviluppo di una procedura di tuning ottimale del funzionale CAM-B3LYP. Questa molecola, che assume notevole rilevanza nei sistemi light harvesting grazie alle sue proprietà fotochimiche di emissione nel visibile, è impiegata nella sintesi di nanoparticelle (NPs) fluorescenti in ambito di diagnostica medica e bio-imaging, che sfruttano il fenomeno di trasferimento di energia per risonanza (FRET). Per via della notevole importanza che questa molecola riveste nell’ambito della fotochimica, essa è stata oggetto di esperimenti del gruppo di ricerca del laboratorio di biofotonica e farmacologia “Nanochemistry and Bioimaging”, che collabora con il gruppo di chimica computazionale dell’area chimico/fisica del Dipartimento. La dimerizzazione della rodamina all’interno delle NPs può innescare canali di self-quenching che abbassano la resa quantica di fluorescenza, pregiudicando l’efficienza dei dispositivi: l’obiettivo dello studio è la caratterizzazione dei dimeri, in solventi e con controioni diversi, impiegando dei modelli molecolari, per identificarne le specie più stabili e descrivere la fotofisica degli stati elettronici eccitati. Il carattere generalmente charge-transfer (CT) di questi stati elettronici richiede un “tuning ottimale” della metodologia computazionale DFT/TD-DFT per una descrizione quantitativa accurata.

Mock HI observations of Milky Way-like simulated galaxies

L'obiettivo di questo lavoro di tesi consiste nel descrivere sia il processo necessario per la creazione di osservazioni sintetiche di galassie simulate simili alla Via Lattea nella riga di emissione a 21 cm dell'idrogeno neutro (HI), sia il lavoro di analisi fondamentale che serve a confrontare in modo efficace l'output generato con delle osservazioni di galassie reali. Come prima cosa è descritta la teoria quantistica che sta alla base dell'emissione a 21 cm di HI, illustrando l'importanza di tale riga di emissione nell'ambito dell'astronomia e come si possano ottenere informazioni fondamentali sulle sorgenti di questa radiazione a partire dai dati osservativi. Il lavoro poi si focalizza sull'utilizzo del software MARTINI per la creazione di osservazioni sintetiche della linea a 21 cm per una galassia simulata con proprietà simili alla Via Lattea generata utilizzando il modello numerico SMUGGLE. Infine, si passa ad una breve descrizione dell'analisi dei dati sintetici creati, e al loro confronto con dei dati provenienti da osservazioni reali di galassie con proprietà simili, per ottenere una valutazione qualitativa della bontà del modello SMUGGLE impiegato nella simulazione numerica.

Misura della non-linearità nella risposta dello scintillatore GAGG:Ce per la missione HERMES

HERMES (High Energy Rapid Modular Ensemble of Satellites) è una missione basata su una costellazione di nano-satelliti in orbita terrestre bassa, ospitanti rivelatori di raggi X e gamma, avente l'obiettivo di indagare l'emissione di Gamma Ray Burst (GRB). Si tratta di un insieme di spettrografi ad alta risoluzione temporale, attivi nella banda 3–2000 keV, che operando congiuntamente sono in grado di localizzare eventi transienti. Questo esperimento fornirà un metodo veloce e complementare alla rivelazione di onde gravitazionali per l'osservazione di eventi brillanti come i GRB nell'ambito dell'astrofisica multimessaggero. Il rivelatore di ogni nano-satellite di HERMES è composto da Silicon Drift Deterctors (SDD) collegati otticamente a cristalli scintillatori di tipo GAGG:Ce. Il GAGG:Ce è uno scintillatore inorganico di nuova generazione (sviluppato attorno al 2012). L'obiettivo di questa tesi è studiare la risposta, in termini di ampiezza assoluta e uscita luce, del GAGG:Ce accoppiato a una SDD, concentrandosi nello studio della risposta non lineare dello scintillatore, dovuta al K-edge del gadolinio all'energia di 50.23 keV, per contribuire all'ottimizzazione della calibrazione strumentale per il satellite HERMES. Per l'esperimento sono stati usati tre diversi campioni di scintillatore GAGG:Ce. L'esperimento si è basato sull'osservazione di sorgenti radioattive di calibrazione e di un fascio monocromatico di fotoni X, prodotto attraverso il generatore disponibile presso la facility LARIX-A dell'Università di Ferrara, con un rivelatore composto dallo scintillatore in analisi letto con una SDD. L'intervallo di energie scelto per il fascio monocromatico è di 20-160 keV, mentre i radioisotopi consentono di acquisire dati anche ad energie maggiori. La risposta dello scintillatore è stata quindi studiata dalla minima energia rivelabile (20-40 keV) all'energia della riga del 137Cs a 661.65 keV.

Proposta di traduzione di quattro saghe di Elke Leger e Gerlinde Wiencirz, sulla base di alcune leggende popolari dei fratelli Grimm

La seguente tesi presenta una proposta di traduzione dal tedesco all’italiano di quattro racconti tratti da due libri di saghe per bambini: "Hessische Sagen Für Kinder" di Elke Leger e "Das große Buch der Sagen und Balladen" di Gerlinde Wiencirz, nei quali le autrici hanno rivisitato e riscritto alcune leggende popolari dei fratelli Grimm. Si è volutamente scelto di tradurre e analizzare testi letti da bambini, dato il forte interesse per la letteratura infantile e in particolare per racconti mirati a dare un insegnamento ai piccoli lettori, in cui alla parte reale e autentica si associa quella fantastica e immaginaria. L’aspetto leggendario legato ai racconti presenta inoltre un notevole motivo di interesse, avendo lo scopo di avvicinare i bambini alle tradizioni, usanze e credenze antiche del proprio paese. L’elaborato si divide in sette capitoli, preceduti da un’introduzione e seguiti da una conclusione. Il primo capitolo è dedicato alla figura dei fratelli Grimm, il secondo presenta le autrici e le opere trattate, il terzo analizza l’approccio teorico necessario per tradurre un testo letterario, il quarto contiene le versioni originali dei testi e la proposta di traduzione, il quinto è dedicato al commento della traduzione e alla scelta delle strategie traduttive adottate; infine, negli ultimi due capitoli sono riportati la conclusione, la bibliografia, la sitografia e i dizionari utilizzati durante il lavoro.

Data modelling su database non relazionali: confronto di prestazioni su operazioni CRUD

Gli obiettivi di questi tesi sono lo studio comparativo di alcuni DBMS non relazionali e il confronto di diverse soluzioni di modellazione logica e fisica per database non relazionali. Utilizzando come sistemi di gestione due DBMS Document-based non relazionali, MongoDB e CouchDB, ed un DBMS relazionale, Oracle, sarà effettuata un’analisi di diverse soluzione di modellazione logica dei dati in database documentali e uno studio mirato alla scelta degli attributi sui quali costruire indici. In primo luogo verrà definito un semplice caso di studio su cui effettuare i confronto, basato su due entità in relazione 1:N, sulle quali sarà costruito un opportuno carico di lavoro. Idatabase non relazionali sono schema-less, senza schema fisso, ed esiste una libertà maggiore di modellazione. In questo lavoro di tesi i dati verranno modellati secondo le tecniche del Referencing ed Embedding che consistono rispettivamente nell’inserimento di una chiave (riferimento) oppure di un intero sotto-documento (embedding) all’interno di un documento per poter esprimere il concetto di relazione tra diverse entità. Per studiare l’opportunità di indicizzare un attributo, ciascuna entità sarà poi composta da due triplette uguali di attributi definiti con differenti livelli di selettività, con la differenza che su ciascun attributo della seconda sarà costruito un indice. Il carico di lavoro sarà costituito da query definite in modo da poter testare le diverse modellazioni includendo anche predicati di join che non sono solitamente contemplati in modelli documentali. Per ogni tipo di database verranno eseguite le query e registrati i tempi, in modo da poter confrontare le performance dei diversi DBMS sulla base delle operazioni CRUD.

Obiettivo NZEB nella riqualificazione di condomini: studio di fattibilità di impianto centralizzato a pompa di calore tramite simulazioni in regime dinamico

Molti edifici realizzati negli anni ‘80-‘90 sono caratterizzati da impianti con caldaie autonome e nell’ambito degli interventi di riqualificazione energetica solo raramente vengono inserite delle pompe di calore a causa della temperatura di funzionamento dell’impianto, che spesso deve essere mantenuta elevata per i sistemi di emissione a radiatori. Tuttavia la riduzione dei carichi termici dovuti all'isolamento degli edifici consente di utilizzare i terminali esistenti facendoli lavorare a bassa temperatura, con temperature medie di 45-50°C. Obiettivo principale della tesi è quindi la valutazione della fattibilità e dei vantaggi energetici nell’ambito della sostituzione di un sistema di riscaldamento autonomo a gas con un sistema a pompa di calore. Viene preso in esame un edificio condominiale formato da 47 alloggi sito a San Lazzaro di Savena e in particolare verrà valutata la fattibilità di inserire un impianto centralizzato a pompa di calore per ogni corpo scala di cui è composto l’edificio, alimentando l’impianto con pannelli fotovoltaici installati in copertura. Per valutare i vantaggi energetici è stato utilizzato il software di simulazione dinamica Design Builder che consente di analizzare i fabbisogni energetici e la produzione di energia con step orario. Il modello dinamico permette anche di studiare le strategie d’involucro più opportune per diminuire il fabbisogno energetico e poter far lavorare la pompa di calore con i radiatori esistenti a bassa temperatura. I risultati attesi dal lavoro sono molteplici: in primo luogo verificare che la scelta dell’introduzione della pompa di calore consenta all'edificio di ridurre i consumi di energia primaria da fonti non rinnovabili, con lo scopo di portare l’edificio ad una richiesta di quasi zero energia (NZEB) in linea con le nuove normative europee e nazionali; in secondo luogo che l’utilizzo della simulazione oraria consenta di valutare il matching reale tra produzione e consumo di energia.

La sfida di educare alla financial literacy: realizzazione e analisi di un percorso didattico, rivolto a studenti della scuola di II grado, attraverso gli strumenti della didattica della matematica

La financial literacy viene definita dall’Ocse come il processo per mezzo del quale i cittadini migliorano la loro comprensione su prodotti finanziari, i concetti ad essi correlati e i rischi associati e, attraverso l’informazione, l’istruzione e consigli oggettivi, sviluppano le capacità e la fiducia nella propria consapevolezza dei rischi e delle opportunità finanziarie, di sapere dove chiedere aiuto, e intraprendere altre azioni efficaci per migliorare il proprio benessere economico. Attraverso una contestualizzazione sociale, scolastica e metodologica, il lavoro di tesi si propone di indagare i livelli di financial literacy tra gli studenti di quattro classi superiori di diverso grado. Una prima indagine avviene attraverso un pre-test sulle conoscenze finanziarie, cultura e rapporto affettivo con il mondo finanziario. Successivamente viene proposto un percorso composto da tre attività originali riguardanti il “gioco in borsa”, la pianificazione e il futuro, e le leggi finanziarie. Si analizzano: l’applicazione di conoscenze matematiche, i ragionamenti e gli atteggiamenti degli studenti nelle quattro classi.

Un modello forward-backward per i certificati verdi nel mercato EU ETS

In questa tesi viene presentato un modello stocastico forward-backward per la valutazione dei certificati verdi nel mercato EU ETS (European Union Emissions Trading Scheme). Anzitutto si spiega l’origine di tale mercato, per poi descriverne il funzionamento e lo scopo. Vengono, quindi, introdotte le equazioni differenziali stocastiche backward lineari, per le quali si mostra un risultato di esistenza e unicità della soluzione. Conseguentemente vengono inquadrati matematicamente i sistemi differenziali stocastici forward-backward, mostrando una loro applicazione nell’ambito del option pricing. Viene quindi derivato il modello forward-backward per la valutazione delle quote di emissione. Il prezzo dei certificati verdi è trovato come soluzione di un’equazione differenziale alle derivate parziali semilineare. L'ultima parte è dedicata all’analisi numerica di tale PDE. Infine viene trattata la valutazione di opzioni europee scritte sulle quote di emissione.

Il Design dei Livelli nella produzione videoludica

Level Design, materia necessaria per la creazione dei livelli, degli ambienti e delle architetture presenti nei giochi digitali. Creare un ambiente di gioco ottimale sviluppando spazi efficaci che siano in grado di comunicare al giocatore per far sì che possa provare esperienze significanti. In questa tesi verrà argomentata la disciplina del Level Design e come essa si applica per creare dei livelli di gioco. Verrà spiegato cosa è il Level Design e quali sono i suoi elementi principali e come essi si legano con tutti gli altri elementi ludici.

La riabilitazione dello schema corporeo in fisioterapia: Scoping Review

Introduzione Lo schema corporeo è la rappresentazione sensori-motoria del corpo che elabora input propriocettivi, somatosensoriali e visivi per guidare le azioni. Poiché è essenziale nel movimento, è importante considerare il valore che ha un intervento sullo schema corporeo nella riabilitazione motoria. Studiare i diversi interventi in letteratura, può essere un interessante primo approccio all’argomento per un fisioterapista. Obiettivi Il fine di questa Scoping Review è quello di identificare in letteratura gli interventi riabilitativi, in ambito fisioterapico, che agiscono sullo schema corporeo del paziente osservandone poi, le popolazioni e gli outcome. Metodi Nel periodo tra luglio e ottobre 2022, si sono interrogate le seguenti banche dati: PubMed, Cochrane Library, PEDro, Scopus, Trip Medical Database. La ricerca ha prodotto 138 risultati, selezionati poi con i seguenti criteri di eleggibilità: lingua inglese o italiana, testo integrale, intervento riabilitativo rivolto allo schema corporeo, descrizione dell'outcome relativo e intervento di competenza fisioterapica. Hanno soddisfatto i criteri fissati 17 studi. Risultati All'interno dei 17 studi, sono stati individuati 17 interventi diversi con un'azione sullo schema corporeo; lo spettro di popolazione osservato include pazienti eterogenei per numero, età e condizione. Gli outcome descritti sono: modifiche nella rappresentazione corporea, miglioramento della performance motoria, riduzione del dolore, incremento del ROM, diminuzione della paura del movimento, del distress psicologico e aumento della qualità della vita. Conclusioni La revisione ha mostrato grande eterogeneità negli interventi, nelle popolazioni e negli outcome. La presente Scoping Review, fornisce una panoramica di come la letteratura tratti il tema della riabilitazione dello schema corporeo in fisioterapia, mostra diverse tipologie di trattamento e lascia intuire le potenzialità di questo tipo di intervento sulla riabilitazione del paziente.

Adeguatezza e sostenibilità dell'alimentazione vegetale in gravidanza: una scoping review.

Introduzione: durante gli ultimi decenni, l’alimentazione vegetale ha acquisito sempre più popolarità tra individui di età e classi eterogenee, rappresentando ad oggi una scelta ben consolidata. Essa mira ad eliminare o quantomeno ridurre il consumo della carne e/o dei suoi derivati, a favore di una dieta più plant-based possibile, differenziandosi in svariati livelli di adesione. Obiettivo: portare alla luce le evidenze disponibili, al fine di indagare se l’alimentazione vegetale in gravidanza sia adeguata, sostenibile e sicura. Metodo: è stata condotta una scoping review, condotta nelle banche dati Pubmed, Medline, Cinahl, Trip Database e Scopus, con le parole chiave ‘Vegan’, ‘Vegetarian’, ‘Midwife’, ‘Pregnancy’, ‘Diet’, ‘Vegan diet’, ‘Plant-based diet’, ‘Vegetarian diet’, ‘Vegan pregnancy’, ‘Vegetarian pregnancy’, ‘Obstetric care’, ‘Counseling’, ‘Plant-based food’, ‘Health outcomes’, ‘Dietary intake’, ‘Nutritional status’, ‘Sustainability’, ‘Dietary patterns’. Sono stati selezionati 27 articoli, con disegni di studio differenti, che rispondevano adeguatamente alla domanda di ricerca. Risultati: l’alimentazione vegetale in gravidanza e allattamento è associata a numerosi outcomes positivi: un minor rischio di obesità pregravidica, eccessivo incremento ponderale, diabete di tipo 2 e gestazionale, patologie cardiovascolari e varie forme tumorali. Per massimizzare questi benefici, è necessario assicurare l’equilibrio energetico, l’adeguatezza nutrizionale e la giusta varietà di vegetali, frutta, cereali integrali, frutta secca e semi. Conclusioni: l’alimentazione vegetale risponde alle richieste dell’organismo e rappresenta in qualsiasi fase del ciclo vitale dell’individuo, compresa la gravidanza, una scelta adeguata e sostenibile, a condizione che segua uno schema ben pianificato. Difatti, quando organizzata e studiata con particolare attenzione ad alcuni nutrienti “critici”, è nutrizionalmente adeguata e apporta rilevanti benefici per la salute materno-fetale.

Tecniche di apprendimento automatico per la ricerca di eventi top-top con l’esperimento ATLAS a LHC

Il Modello Standard è attualmente la teoria che meglio spiega il comportamento della fisica subnucleare, includendo la definizione delle particelle e di tre delle quattro forze fondamentali presenti in natura; risulta però una teoria incompleta sulle cui integrazioni i fisici stanno lavorando in diverse direzioni: uno degli approcci più promettenti nella ricerca di nuova fisica risulta essere quello delle teorie di campo efficaci. Il vertice di interazione del processo di produzione di coppie di quark top dello stesso segno a partire da protoni è fortemente soppresso nel Modello Standard e deve quindi essere interpretato con le teorie di campo efficaci. Il presente elaborato si concentra su questo nuovo approccio per la ricerca di quark top same-sign e si focalizza sull’utilizzo di una rete neurale per discriminare il segnale dal fondo. L’obiettivo è capire se le prestazioni di quest’ultima cambino quando le vengono fornite in ingresso variabili di diversi livelli di ricostruzione. Utilizzando una rete neurale ottimizzata per la discriminazione del segnale dal fondo, le si sono presentati tre set di variabili per l’allenamento: uno di alto livello, il secondo strettamente di basso livello, il terzo copia del secondo con aggiunta delle due variabili principali di b-tagging. Si è dimostrato che la performance della rete in termini di classificazione segnale-fondo rimane pressoché inalterata: la curva ROC presenta aree sottostanti le curve pressoché identiche. Si è notato inoltre che nel caso del set di variabili di basso livello, la rete neurale classifica come input più importanti gli angoli azimutali dei leptoni nonostante questi abbiano distribuzioni identiche tra segnale e fondo: ciò avviene in quanto la rete neurale è in grado di sfruttare le correlazioni tra le variabili come caratteristica discriminante. Questo studio preliminare pone le basi per l’ottimizzazione di un approccio multivariato nella ricerca di eventi con due top dello stesso segno prodotti a LHC.

Study of the performance of the prototype EIC dRICH readout based on SiPM with thermoelectric cooling

L'Electron-Ion Collider è un futuro acceleratore di particelle che approfondirà la nostra conoscenza riguardo l'interazione forte tramite la collisione di elettroni con nuclei e protoni. Uno dei progetti attualmente considerati per la costruzione del rivelatore, il dual-radiator RICH, prevede l'impiego di due radiatori Cherenkov, sui quali verranno montati dei fotorivelatori per rilevare l'emissione della luce Cherenkov e risalire alla massa delle particelle. L'opzione di base per questi rivelatori sono i sensori al silicio SiPM. Questo lavoro di tesi si basa sullo studio delle prestazioni di un prototipo per l'acquisizione dei dati rilevati dai SiPM che sfrutta l'effetto termoelettrico per raffreddare la zona in cui sono situati i sensori. L'analisi dei dati acquisiti ha portato alla conclusione che le prestazioni del prototipo sono confrontabili con quelle misurate all'interno di una camera climatica quando si trovano alla stessa temperatura.

Il Terroir dell'azienda Fondo San Giuseppe

La coltivazione della vite e la produzione di vino possono trarre molteplici benefici dalle interazioni con una matrice paesaggistica ricca di biodiversità, come il miglioramento della fertilità del terreno, la prevenzione dei fenomeni di erosione del suolo, il contrasto degli effetti del cambiamento climatico. Il lavoro di Tesi, realizzato nell’azienda Fondo San Giuseppe, a Brisighella (RA), ha analizzato le principali componenti biotiche e abiotiche, che conferiscono unicità ai vini (clima, suolo, sapere collettivo, vitigni, microrganismi), focalizzando i rilievi sperimentali sul bosco, la componente più importante e più caratterizzante i sistemi viticoli dell’azienda e del territorio. È stata dapprima effettuata l’analisi della matrice paesaggistica, esaminando la copertura percentuale e la numerosità di specie che formano lo strato arbustivo e arboreo, e in seguito sono stati realizzati rilievi produttivi su ceppi di Trebbiano Romagnolo e un campionamento di uve a diversa distanze dalla matrice boschiva. Le principali specie arboree riscontrate sono frassino da manna e carpino nero, accompagnate da altre specie quali sanguinello, acero campestre, ciliegio selvatico, ginepro, rovo, vitalba, rosa canina, e ginestra, distribuite in maniera diversa nei diversi strati vegetazionali. Alcune di queste specie sono caratterizzate da un alta emissione di composti organici volatili (VOCs) in grado di influenzare il profilo aromatico delle uve, evidenziando la rilevanza di promuovere la salvaguardia e lo studio degli agroecosistemi attraverso una metodologia interdisciplinare.

A Multilevel Gradient Method for Optimization Problems

I problemi di ottimizzazione di dimensione finita di larga scala spesso derivano dalla discretizzazione di problemi di dimensione infinita. È perciò possibile descrivere il problema di ottimizzazione su più livelli discreti. Lavorando su un livello più basso di quello del problema considerato, si possono calcolare soluzioni approssimate che saranno poi punti di partenza per il problema di ottimizzazione al livello più fine. I metodi multilivello, già ampiamente presenti in letteratura a partire dagli anni Novanta, sfruttano tale caratteristica dei problemi di ottimizzazione per migliorare le prestazioni dei metodi di ottimizzazione standard. L’obiettivo di questa tesi è quello di implementare una variante multilivello del metodo del gradiente (MGM) e di testarlo su due diversi campi: la risoluzione delle Equazioni alle Derivate Parziali la ricostruzione di immagini. In questo elaborato viene illustrata la teoria dello schema multilivello e presentato l’algoritmo di MGM utilizzato nei nostri esperimenti. Sono poi discusse le modalità di utilizzo di MGM per i due problemi sopra presentati. Per il problema PDE, i risultati ottenuti mostrano un ottimo comportamento di MGM rispetto alla implementazione classica ad un livello. I risultati ottenuti per il problema di ricostruzione di immagini, al contrario delle PDEs, evidenziano come MGM sia efficace solo in determinate condizioni.