Computational materials science based on multiscale approach is very promising in the
domain of nanoscience. It gives the modeler a route from the atomistic description of the
system to a trust-worthy estimate of the properties of a material, obtained from the
underlying molecules in a quantifiable manner.
In this thesis we discuss general guidelines for its implementation in the field of
nanomaterials and propose an alternative pathway to link effectively atomistic to
mesoscopic scale and this, in turn, to the macroscopic scale. As proofs of concept for the
reliability of the proposed approach, we consider several systems of industrial interest,
ranging from polymeric nanocomposite materials, to epoxy resins, block copolymers, and
gels for biomedical applications.
In this context, we ascertain that multiscale molecular modelling can play a crucial role in
the design of new materials whose properties are influenced by the structure at nanoscale.
The results suggest that the combination of simulations at multiple scales can unleash the
power of modeling and yield important insights. Le tecniche computazionali fondate su un approccio multiscala costituiscono uno
strumento molto promettente nel campo della nanoscienza e dei nanomateriali. Esse
forniscono al modellatore un percorso quantitativo che parte dalla descrizione atomistica
fino alle proprietà finali del materiale.
In questo lavoro di tesi sono discusse le linee guida per l’implementazione della
modellistica multiscala nel settore dei nanomateriali ed è proposta una strategia alternativa
alle soluzioni attualmente esistenti per collegare la scala atomistica alla mesoscala e,
successivamente, la mesoscala alla scala macroscopica. Per dimostrare la validità del metodo
proposto, sono stati presi in esame differenti sistemi di interesse industriale, i quali
comprendono materiali nanocompositi polimerici, resine epossidiche, copolimeri a blocchi, e
gel per applicazioni biomediche.
In questo contesto, si è evidenziato come la modellistica multiscala possa svolgere un
ruolo cruciale nella progettazione di nuovi materiali le cui proprietà sono influenzate dalla
struttura a scala nanometrica. I risultati suggeriscono che la combinazione di simulazioni su
scale multiple amplifica sinergicamente la potenza della modellazione e può fornire
importanti intuizioni.
