Littérature scientifique sur le sujet « Simulazioni da principi primi »

L’attività didattica descritta ha avuto origine da un classico problema di calcolo combinatorio e probabilità che si sono posti due studenti di una quinta liceo scientifico, che sono anche due degli autori di questo articolo. Si descrivono i primi tentativi di risoluzione, l’uso della simulazione al computer per cercare di ottenere informazioni sulla soluzione, due diversi approcci per la ricerca di regolarità che aiutassero a risolvere il problema, la ricerca di conoscenze matematiche che aiutassero a dare un senso ai risultati delle simulazioni, il tentativo di spiegare alle compagne e ai compagni tutto il lungo e articolato processo di approccio al problema, che si configura come una vera e propria attività di ricerca.

LE CARTE MANOSCRITTE DI DIEGO DE REVILLAS NELLA BRITISH SCHOOL AT ROMEL'archivio della British School at Rome conserva in due scatole le carte manoscritte del prete girolamino Diego de Revillas (1690–1746), comprate da Thomas Ashby nel 1902 da Constantino Corvisieri che a sua volta le aveva acquistate dal monastero girolamino di S. Alessio e Bonifacio sull'Aventino. Revillas, amante di scienze nella tradizione dell'illuminismo, studiò varie discipline: la fisica, la fisiologia, la metereologia, la topografia classica e la cartografia. I manoscritti della British School contengono note e documenti di molti lavori pubblicati da Revillas, ed anche, diari, schizzi di cartografia ed osservazioni metereologiche a Roma (fù uno dei primi ad usare gli strumenti di Celsius e Réaumur). Le carte sono molto importanti per gli studiosi di topografia classica (che dal tempo di Ashby ne hanno beneficiato) come è dimostrato dalle osservazioni dettagliate di Revillas sulle antichità delle regioni Marsicana e Tiburtina. Le note rivelano anche che egli fu uno dei primi a Roma ad impiegare il rilevamento trigonometrico nella costruzione delle mappe a grande scala. A causa dei legami con il circolo del Cardinale Alessandro Albani e i principi Stuart, le sue carte rivelano l'ambiente scientifico della Roma del XVIII secolo.

Nazareno Strampelli (1866-1942) fu il più importante genetista agrario italiano durante i primi quattro decenni del ventesimo secolo. Grazie all'applicazione dei principi dell'ibridazione e della genetica mendeliana nel suo programma di miglioramento genetico del frumento avviato a Rieti fin dal 1903, egli creò numerose varietà di frumento a fusto breve, resistenti alle "ruggini" e a maturazione precoce, molto simili alle cosiddette "varietà ad alto rendimento" ottenute negli anni Cinquanta da Norman Borlaug e ampiamente diffuse in tutto il mondo all'epoca della "rivoluzione verde". Dopo la seconda guerra mondiale, le varietà di Strampelli (protagoniste della cosiddetta "Battaglia del grano" lanciata in Italia dal regime fascista nel 1925) furono rapidamente ed ampiamente adottate dai principali Paesi produttori di frumento, giocando un ruolo fondamentale nei rispettivi programmi di miglioramento genetico così come nei moderni approcci volti a combattere i nuovi ceppi emergenti di ruggine. Oggi, nonostante il rimarchevole ruolo giocato da quelle varietà italiane sulla produzione mondiale di frumento sia stato ampiamente dimostrato, Nazareno Strampelli continua a non essere adeguatamente riconosciuto né come il "precursore" della "rivoluzione verde", né come uno scienziato autentico.

Nell'ambito delle potenzialità di studi funzionali con risonanza magnetica (fMRI), la tecnica «diffusion-weighted imaging» (DWI) – consentendo la misurazione «in vivo» delle alterazioni del coefficiente di diffusione apparente (ADC) delle molecole dell'acqua nel contesto del tessuto encefalico – riveste un ruolo di preminente importanza quale strumento di valutazione non invasivo del danno ischemico cerebrale in fase iperacuta. Nei pazienti affetti da ictus cerebrale il focolaio ischemico si dimostra, sin dai primi minuti dalla sua insorgenza, come area di iperintensità di segnale nelle immagini DWI in relazione alla riduzione del coefficiente di diffusione apparente che consegue al deficit energetico indotto dall'ipossia ischemica e all'associata insorgenza dell'edema citotossico. Attraverso la tecnica DWI è pertanto possibile identificare il focolaio ischemico con netto anticipo rispetto alla comparsa di anomalie di segnale nelle immagini RM convenzionali T2 ponderate. In questo articolo vengono discussi i principi fisici e i preliminari riferimenti metodologici di questa tecnica funzionale, nonché le potenzialità diagnostiche nella valutazione dell'ischemia cerebrale. In particolare, l'utilizzo di sequenze Eco-Planari (EPI) «diffusion-weighted» consente di ipotizzare larghe prospettive di impiego della tecnica DWI nel monitoraggio dell'evoluzione dell'ischemia cerebrale, con riferimento anche all'avvento di nuove strategie terapeutiche che consentano di realizzare in ambito neurologico quanto, in ambito cardiologico, è già stato messo in atto per il trattamento precoce dell'ischemia miocardica.

L’articolo, il primo di una serie di contributi 2ad hoc2 che verranno pubblicati su “medicina e Morale”, intende esaminare in concreto i problemi pratici inerenti l’attivazione e il funzionamento dei Comitati Etici (CE) alla luce dell’emanazione delle specifiche linnee-guida dell’Uniione Europea (International Conference on Harmonisation – Good Clinical Practice, ICH-GCP) e dei Decreti del Ministero della Sanità che le hanno recepite e regolamentate in Italia.
 Gli autori, dopo aver preso in considerazione il ruolo dei CE nell’iter della sperimentazione clinica di nuovi prodotti farmaceutici e dei dispositivi medici, si soffermano sul tema dell’istituzione e della legittimità dei CE secondo la normativa vigente. Vengono inoltre fornite indicazioni dettagliate sui primi “obblighi” che i CE si ttrovano ad assolvere e cioè la preparazione “ex novo”/revisione dello statuto istitutivo e del regolamento interno con le relative procedure operative standard (Standard Operative Procedures o SOP). Tali indicazioni si basano non solo sui citati decreti, ma anche sulle diverse linee-guida internazionali in materia.
 Riguardo allo statuto vengono evidenziati gli elementi considerati irrinunciabili nella sua stesura: 1. i principi di riferimento; 2. le funzioni del Comitato; 3. la composizione. In merito alle SOP, i punti indispensabili ai fini della loro elaborazione riguardano le procedure inerenti: 1. riunioni, cariche e avvicendamento dei membri del CE; 2. presentazione della richiesta di approvazione al CE; 3. l’esame della documentazione presentata; 4. la decisione del parere; 5. la comunicazione del parere; la emissione del giudizio di notorietà; 6. il monitoraggio della sperimentazione; 7. l’archiviazione e l’accesso alla documentazione; 8. la revisione delle procedure e gli eventuali allegati.
 In appendice all’articolo vengono infine proposti due facsimile di statuto del CE e di SOP, che possono essere utilizzati come base per redigere e adattare alle realtà locali tali documenti da parte dei singoli CE.

La psicoterapia puù essere descritta facendo riferimento a due dimensioni principali: l'esito (ovvero gli effetti di un trattamento) e il processo (ovvero ciò che accade nel corso di un trattamento). Nelle sue prime fasi, lo studio empirico della psicoterapia si è concentrato principalmente, anche se non esclusivamente, su questi due aspetti distinti, dando origine a ciò che prende il nome di ricerca sull'esito e ricerca sul processo psicoterapeutico. In questo periodo, che va dai primi anni '50 ai primi anni '80, nasce e si afferma quello che può essere definito il paradigma classico della ricerca in psicoterapia, caratterizzato da una adesione ai principi metodologici della scienza neo-positivistica. Con il presente articolo intendiamo descrivere le caratteristiche principali della ricerca sull'esito e sul processo terapeutico nel corso di queste tre decadi, con particolare riferimento ai diversi approcci e disegni di ricerca, ai livelli di osservazione, e all'analisi dei dati. Inoltre, ci proponiamo di discutere quelli che noi consideriamo essere gli aspetti critici in ciascuno di questi due diversi ambiti di ricerca.

I vaccini costituiscono uno degli interventi di sanità pubblica più efficaci, sicuri e più costo-efficaci (1). Grazie al diffondersi delle vaccinazioni è stato possibile eradicare completamente alcune malattie infettive, come il vaiolo, mentre per altre invece, come poliomielite, difterite e tetano se ne è ridotta drasticamente la diffusione. Vaccinarsi, non solo riduce la probabilità di contrarre una determinata patologia infettiva, ma diminuisce il rischio di complicanze e morte. Il valore della vaccinazione, però, non risiede solo nella protezione dell’individuo immunizzato, ma ha un alto valore etico e sociale poiché, per alcune malattie e in presenza di coperture vaccinali molto elevate, riducendo la circolazione del microrganismo, essa è in grado di indurre una protezione collettiva, detta anche herd immunity. Tale effetto è di particolare importanza per tutti coloro che, per condizioni di salute, deficit immunitari, terapie immunodepressive o età non possono effettuare la vaccinazione o nei quali la vaccinazione offre una protezione ridotta. Il valore della vaccinazione è ampiamente riconosciuto dalla comunità scientifica e l’Organizzazione Mondiale della Sanità sia nel Global Vaccine Action Plan 2011-2020 (2) sia nel relativo European Vaccine Action Plan 2015-2020 (3), enfatizza la sua importanza, riconoscendo la necessità che ogni individuo “possa godere di una vita libera dalle malattie prevenibili da vaccinazione”. In Italia il Piano Nazionale di Prevenzione Vaccinale (PNPV) 2017-2019 (4) del Ministero della salute riconosce gli stessi principi e con maggior forza, rispetto alle edizioni precedenti, sottolinea l’importanza della vaccinazione durante tutto il corso della vita. Nel calendario vaccinale nazionale, sono state riportate, infatti, non solo le vaccinazioni da effettuare nei primi anni di vita, ma anche le vaccinazioni da effettuare durante l’adolescenza e l’età adulta, così come le vaccinazioni raccomandate per soggetti a rischio. Il calendario vaccinale individua la tempistica delle vaccinazioni, stabilita sulla base dell’epidemiologia dell’infezione, verso cui è rivolta, e dallo stato immunitario del soggetto sottoposto a vaccinazione (ad esempio stato di maturità del sistema immunitario nel bambino, livello di CD4 nel soggetto affetto da HIV). Inoltre, il PNPV, partendo dall’analisi delle priorità, tra le quali rafforzare e mettere a sistema l’attenzione per i gruppi fragili, stabilisce una serie di obiettivi da perseguire, in particolare quello di garantire l’offerta attiva e gratuita delle vaccinazioni nelle fasce d’età e nei soggetti affetti da alcune condizioni di rischio, tra cui le persone con il diabete.

L’obiettivo fondamentale di questo articolo è quello di confrontare due versioni del giuramento di Ippocrate: quello famoso pagano e il “Giuramento secondo Ippocrate per come dovrebbe essere prestato da un cristiano”, pressocché sconosciuto. L’atteggiamento dei primi cristiani verso la medicina è stata guidata dalla loro memoria viva di Gesù, che, come guaritore e consolatore, non ha mai negato il suo aiuto ai malati, non solo ebrei, ma anche samaritani o pagani. I primi medici cristiani, di conseguenza, non ponevamo i pazienti in una posizione preferenziale, e quindi erano in grado di sviluppare una sintesi specifica di abilità professionale, di amore fraterno e il senso salvifico della sofferenza. Essi hanno risposto alla malattia umana non con esorcismi e magia, ma con la medicina e con un’etica medica sorprendentemente “moderna”. La versione cristiana del Giuramento presenta, nonostante l’accoglienza alla lettera di molti principi del giuramento pagano, alcune novità rivoluzionarie. La sostituzione nel giuramento alle divinità pagane con l’invocazione a Dio Padre e la dichiarazione di “non mentire” pone la nuova formula in una prospettiva di trascendenza e l’eternità. L’alleanza tra maestro e discepolo con l’aggiunta dei propri doveri di aiuti finanziari e dipendenza pratica si è mutata in un aperto riconoscimento del reciproco rispetto tra insegnante e studente. Nel nuovo contesto, l’essere posseduti da una forte vocazione professionale, diventa l’unico requisito per l’accesso all’apprendimento dell’arte medica. Ora la lealtà verso il paziente ha la precedenza sulla sottomissione al maestro: il corporativismo medico è bandito. La versione cristiana omette anche la la “clausola chirurgica”, così che le vecchie barriere alla pari dignità di tutte le specialità mediche sono state rimosse. In considerazione di questi e di altri valori del Giuramento cristiano, l’autore si rammarica della quasi universale ignoranza di questo importante documento, e della scarsità di studi dedicato alla sua storia e ai suoi contenuti. Il confronto delle due versioni, pagana e cristiana, aiuta a comprendere l’impatto emotivo e permanente che i medici cristiani dell’antichità hanno determinato all’etica della medicina. ---------- The basic aim of this article is to compare two versions of the Hippocratic Oath: the famous pagan one and the almost unknown “Oath according to Hippocrates in so far as a Christian may swear it”. The attitude of early Christians toward medicine was guided by their lively remembrance of Jesus, who, as healer and comforter, never denied his help to the sick, not only Jews, but also Samaritans or Pagans. Early Christian physicians, in consequence, placed patients without discrimination in a preferential position, and so they were able to develop a specific synthesis of professional prowess, brotherly love and a redemptive sense of suffering. They responded to human disease not with exorcisms or magic, but with medicine and with a surprisingly “modern” medical ethics. The Christian version of the Oath introduces, despite its literal acceptance of many tenets of the Pagan Oath, some revolutionary novelties. The substitution of the swearing by the pagan deities for the invocation to God the Father and the declaration “I lie not” places the new formula in a perspective of transcendence and eternity. The old covenant between master and disciple with its added duties of financial help and practice dependence is changed to an open recognition of mutual respect between teacher and student. In the new circumstances, to be possessed by a strong professional calling becomes the only requirement for access to the medical art’s learning. Now loyalty to the patient takes precedence over submissiveness to the master: medical corporativism is banished. The Christian version omits also the “surgery clause”, so the old barriers to the equal dignity of all medical specialties are removed. In view of these and other values of the Christian Oath, the author regrets the almost universal ignorance surrounding this important document, and the scarcity of studies devoted to its history and contents. All the same, the comparison of both versions, Pagan and Christian, of the Oath helps to understand the impressive and permanent impact that Christian physicians of the Antiquity brought about to the ethics of medicine.

Giovanni Paolo II nel suo Magistero ha trattato ampiamente il tema della legge naturale, in particolare nell’Enciclica Veritatis Splendor, ove è possibile reperire una trattazione sulla definizione, l’essenza e le caratteristiche di essa secondo l’insegnamento di Tommaso d’Aquino. La legge naturale è una legge propria dell’uomo creato quale essere libero e razionale, la cui ragione, partecipe della ragione divina e ordinatrice, è capace di reperire in se stessa, in base alle inclinazioni naturali della persona umana, i principi primi e, in tal modo, svolgere funzione normativa e di discernimento sul bene e sul male. La legge naturale è la stessa ragione umana in quanto compie questo ruolo normativo nell’unità sostanziale di corpo e anima spirituale. Nella Veritatis Splendor la questione etica si esplica mediante una trattazione sull’oggetto dell’azione, dal quale dipende fondamentalmente la moralità dell’atto umano poiché nell’oggetto viene a trovarsi il fine immediato o proximus di una libera scelta della volontà guidata dalla ragione. Tale insegnamento trova applicazione nell’ambito dell’etica della vita nei tre grandi temi affrontati da Giovanni Paolo II nell’Enciclica Evangelium Vitae: il divieto assoluto di uccidere, che si specifica in particolare nella condanna di atti quali l’uccisione diretta di un innocente, l’aborto e l’eutanasia, deriva da una fondamentale violazione della giustizia, fondata sull’uguaglianza. La scelta deliberata della morte di un soggetto, intesa quale fine o mezzo, con la relativa strumentalizzazione della vita e della persona, è perciò sempre moralmente illecita. Così, Giovanni Paolo II ha presentato una dottrina coerente atta ad evidenziare il nesso fra legge naturale, oggetto morale degli atti umani ed etica della vita. Il divieto di uccidere è un principio primo ed universale della stessa legge naturale che, perseguendo il bene dell’uomo, viene, come diritto naturale, a costituire il fondamento della convivenza umana nella società. ---------- John Paul II broadly dealt with the topic of natural law in his Magisterial teaching, particularly in the Encyclical Veritatis Splendor, where it is possible to retrieve a treatment on the definition, the essence and the characteristics of it according to the teaching of Thomas Aquinas. Natural law is a law proper of man created as a free and rational being, whose reason, participating of the divine and ordaining reason, is able to retrieve in itself, according to the natural inclinations of the human person, the first principles and, in such way, to develop normative function and of discernment on the good and on the evil. The natural law is the human reason itself as it achieves this normative role in the substantial unity of body and spiritual soul. In Veritatis Splendor the ethical matter is expounded through a treatment on the object of the action, on which the morality of the human act fundamentally depends, since in the object it comes to be the immediate end itself or proximus of a free choice of the will driven by the reason. Such teaching finds application within the ethics of life in the three great themes faced by John Paul II in the Encyclical Evangelium Vitae: the absolute prohibition to kill, that is particularly specified in the condemnation of acts as the direct killing of an innocent, the abortion and the euthanasia, derives from a fundamental violation of the justice, founded upon the equality. The deliberate choice of the death of a subject, intended as end or mean, with the relative exploitation of the life and the person, is therefore always morally illicit. This way, John Paul II presented a coherent doctrine able to underline the connection between natural law, moral object of the human acts and ethics of life. The prohibition to kill is a first and universal principle of the natural law itself that, aiming at the good of man, it comes, as natural right, to constitute the base of the human cohabitation in the society.

The purpose of this article is to describe the amendments made in the new version of DSM (fifth edition) as to understand not only main aspects of certain diseases and/or personality disorders, but also whether or not changes shifted focus to dimensional instead of categorical system or if in some aspects both are considered. Moving forward from a general overview of the handbook, the effective changes will be examined in detail. Attention will also be given to Personality Diseases, taking account of various studies on this subject and the most recent knowledge on “Borderline Disease” from a diagnostic standpoint. Considering the complex construction of such disease, will be firstly illustrated the assumption of first studies so as to cover the most recent clinical and theoretical contributions, together with a brief overview of some treatment approach such as psychodynamic, cognitive-behavioral and systemic-relational, principles of medical treatment, a summary on differential diagnosis and a representation of some clinical case as well. The article will be concluded by a brief discussion of future prospects able to provide the clinician with even more effective and safe operational strategies as to lead professionals towards more specific and less misleading assumptions for a better approach in any scope (therapeutic, forensic, etc.) and giving comfort to those who receive support as well. Everyone is a very unique individual, even if similar to others. That is why it is extremely important to clearly identify a disease and ensure an adequate treatment.
 RiassuntoL’obiettivo del presente lavoro, è quello di descrivere le principali modifiche apportate nella nuova versione del DSM (quinta ed.) rispetto a quella precedente, per cercare di comprendere non solo gli aspetti più significativi di determinate Patologie e/o Disturbi della Personalità, ma anche se nei suindicati cambiamenti, l’ottica si è spostata o meno ad un sistema dimensionale piuttosto che categoriale o se in alcuni aspetti, vengono considerati entrambi, partendo quindi da una panoramica generale sul Manuale, per poi affrontare nel dettaglio le reali modifiche. Verrà inoltre approfondita la tematica relativa ai Disturbi della Personalità, tenendo presenti i vari studi e ricerche sull’argomento e quindi le acquisizioni più recenti in termini di strumenti operativi utili da un punto di vista diagnostico-clinico, con particolare riferimento al “Disturbo Borderline”, decisamente complesso nel suo costrutto, partendo dall’assunto relativo ai primi studi sul tema, fino a giungere ai vari contributi teorico-clinici più recenti, unitamente ai cenni su alcuni approcci terapeutici quali ad esempio, psicodinamico, cognitivo-comportamentale e sistemico-relazionale, principi sulla farmacoterapia ed una sintesi sulla diagnosi differenziale, nonché la rappresentazione di alcuni Casi clinici. Concludendo con un sintetico excursus su quelle che potrebbero essere le prospettive future in grado di fornire strategie operative sempre più fertili e sicure per il clinico, sia a conforto dello stesso che di chi usufruisce dell’aiuto, guidando gli operatori verso ipotesi più specifiche e meno devianti, per un migliore approccio in qualsiasi ambito di applicazione (terapeutico, forense ecc..). Ogni soggetto è un individuo a se stante, pur evidenziando caratteristiche simili. Per questo è estremamente importante per quanto più è possibile, riuscire nell’individuazione di una precisa patologia su cui va applicato un mirato processo trattamentale.
 ResumenEl propósito de este artículo es describir las enmiendas hechas en la nueva versión del DSM (quinta edición) para comprender no solo los aspectos principales de ciertas enfermedades y / o trastornos de la personalidad, sino también si los cambios cambiaron el enfoque a dimensional en lugar de categórico sistema o si en algunos aspectos se consideran ambos. Avanzando desde una descripción general del manual, los cambios efectivos serán examinados en detalle. También se prestará atención a las enfermedades de la personalidad, teniendo en cuenta varios estudios sobre este tema y el conocimiento más reciente sobre "Enfermedad límite" desde un punto de vista diagnóstico. Teniendo en cuenta la compleja construcción de dicha enfermedad, se ilustrará en primer lugar la suposición de los primeros estudios para cubrir las contribuciones clínicas y teóricas más recientes, junto con una breve descripción de algunos enfoques de tratamiento, tales como psicodinámico, cognitivo-conductual y sistémico-relacional, principios del tratamiento médico, un resumen sobre diagnóstico diferencial y una representación de algunos casos clínicos también. El artículo concluirá con una breve discusión de las perspectivas futuras capaces de proporcionar al clínico estrategias operativas aún más efectivas y seguras para guiar a los profesionales hacia suposiciones más específicas y menos engañosas para un mejor enfoque en cualquier ámbito (terapéutico, forense, etc.). y dar consuelo a quienes también reciben apoyo. Todos son individuos únicos, incluso si son similares a los demás. Por eso es extremadamente importante identificar claramente una enfermedad y garantizar un tratamiento adecuado.

I materiali a cambiamento di fase sono calcogenuri a base di tellurio di notevole interesse tecnologico per la realizzazione di memorie ottiche (DVD) e di memorie elettroniche non volatili di nuova concezione, le memorie a cambiamento di fase o PCM. Questi dispositivi si basano su una veloce (50 ns) e reversibile transizione di fase amorfo-cristallo indotta per riscaldamento. Le due fasi corrispondono ai due stati di memoria che possono essere distinti grazie alla grande differenza tra le proprietà ottiche ed elettroniche dell'amorfo e quelle del cristallo. Nonostante il Ge2Sb2Te5 (GST) sia il materiale attualmente usato nelle PCM, si stanno studiando nuovi materiali con una temperatura di cristallizzazione più alta per aumentare la stabilità termica delle PCM. A questo proposito in questa tesi sono state studiate, attraverso simulazioni di dinamica molecolare ab-initio, diverse leghe ad alta temperatura di cristallizzazione con composizione In3Sb1Te2, In13Sb11Te3 e Ga4Sb6Te3. Queste leghe sono state studiate sperimentalmente e proposte come sostituti del GST, ma le proprietà strutturali e l'origine microscopica dell'elevata temperatura di cristallizzazione della fase amorfa di questi composti non è ancora del tutto chiara. Sono stati, quindi, generati modelli di qualche centinaio di atomi della fase amorfa raffreddando dal liquido in centinaia di ps allo scopo di trovare una relazione tra la struttura dell'amorfo e l'alta temperatura di cristallizzazione di queste leghe. La topologia di legame dei modelli amorfi risulta principalmente tetraedrica, molto diversa dalla geometria della fase cristallina che presenta invece intorni ottaedrici. La presenza di strutture tetraedriche nell'amorfo, assenti invece nella fase cristallina, può quindi costituire un ostacolo alla cristallizzazione con l'effetto di innalzare la temperatura di cristallizzazione rispetto al GST che presenta una geometria di legame prevalentemente ottaedrica sia nell'amorfo che nel cristallo. Nella seconda parte di questo lavoro è stato affrontato il problema del drift, che consiste in un aumento della resistenza elettrica della fase amorfa con il tempo. Questo fenomeno rappresenta un problema nelle celle PCM in quanto modifica le caratteristiche elettriche del dispositivo; tuttavia, manca ancora una spiegazione completa del meccanismo microscopico alla base di questo processo. Il drift sembra però legato al fenomeno del rilassamento strutturale che si verifica nei semiconduttori amorfi e che modifica nel tempo gli stati di difetto in prossimità degli edge delle bande di valenza e di conduzione, da cui dipende la conduzione nella fase amorfa. Per studiare il fenomeno del drift sono stati generati modelli di grandi dimensioni (circa duemila atomi) di GeTe amorfo raffreddando dal liquido in 100 ps attraverso simulazioni di dinamica molecolare classica con un potenziale Neural-Network. Una volta rilassati ab-initio, i modelli presentano diversi stati nel gap localizzati su catene di atomi di Ge. Dopo aver riscaldato i modelli a 500 K in modo da accelerare il processo di drift, si osserva una riduzione del numero di catene di Ge e di legami omopolari Ge-Ge con un conseguente allargamento del gap e riduzione dell'ampiezza delle code di Urbach che possono giustificare un aumento della resistenza. Si propone quindi che il drift sia dovuto al rilassamento strutturale della fase amorfa che porta alla riduzione delle catene di legami omopolari di Ge.<br>Phase change materials based on chalcogenide alloys are of great technological importance because of their use in optical data storage devices (DVDs) and electronic non-volatile memories of new concept, the Phase Change Memory cell (PCM). These applications rely on a fast (50 ns) and reversible change between the crystalline and the amorphous phases upon heating. The two phases correspond to the two states of the memory that can be discriminated thanks to a large difference in their optical and electronic properties. Although Ge2Sb2Te5 (GST) is the compound presently used as active layer in PCMs, alternative materials with a higher crystallization temperature are under scrutiny in order to increase the thermal stability of the PCM devices. In this respect, we analysed, by means of ab-initio molecular dynamics simulations, different high crystallization temperature alloys with composition In3Sb1Te2, In13Sb11Te3 and Ga4Sb6Te3, which have been experimentally proposed as substitute of GST. However, the structural properties and the microscopical reason of the high thermal stability of the amorphous phases of these compounds is still unclear. We, thus, generated models of the amorphous phase of few hundreds of atoms by quenching from the melt in few hundreds of ps aiming at finding out a relation between the structural properties of the amorphous phase and the high crystallization temperature of these alloys. The topology of our amorphous models turned out to be mostly tetrahedral which differs from the octahedral-like geometry of the crystalline phases. The presence of tetrahedral structures in the amorphous which are absent in the crystalline phase, probably hinders the crystallization process resulting in a higher crystallization temperature with respect to GST which display a mostly octahedral-like structures in both amorphous and the crystalline phase. In the second part of this work we addressed the issue of the resistance drift phenomenon, which consists of an increase of the electrical resistance of the amorphous phase with time. This effect is detrimental in PCMs since it changes the electrical characteristics of the devices. This process is believed to be due to an aging of the amorphous phase which modifies during time the defect states in the proximity of the valence and conduction band edges which control the electrical conductivity. The microscopic origin of the structural relaxations leading to the drift is still unknown. To address this problem, we generated large models (about two thousand atoms) of amorphous GeTe by quenching from the melt in 100 ps with classical molecular dynamics simulations by using a neural-network potential. Once relaxed by first principles, the models showed the presence of several in-gap states localized on chains of Ge atoms. After an annealing at 500 K, performed to accelerate the drift process, Ge chains and homopolar Ge-Ge bonds reduce in number resulting in a band gap widening and a reduction of the Urbach tails at the band edges which can account for the increase of the resistance. We thus propose that the resistance drift originates from structural relaxations leading to the removal of Ge chains.

This Ph.D. thesis reports a theoretical study of electronic and structural properties of several materials relevant for electronic and optical applications. In the last few years, in fact, the renaissance of many physical effects has evolved rapidly, firstly due to new nano-fabrication techniques that allow us to implement advanced materials in numerous innovative structures and devices. The first part of this thesis is related to a new class of multi-functional magnet materials called multiferroics, where magnetism and ferroelectricity are strongly coupled together. Because of that, these materials can be considered as suitable candidates for several technological applications, such as storage devices. Among the class AnBnO3n+2 of layered-perovskite oxides, I have considered the Lanthanum titanate, La2Ti2O7 (LTO), and in order to achieve multiferroicity in this topological ferroelectric I have suggested an isovalent substitution of the Ti cation, non magnetic, by a magnetic one, Mn, obtaining the compound La2Mn2O7 (LMO). Operationally, I have optimized the structures involved in the paraelectric (PE) ferroelectric (FE) transition. Then, I have determined that LMO is a multiferroic materials since ferroelectric (FE) and magnetic order coexist in the same phase. Finally, I have demonstrated that LMO is also a magnetoelectric materials showing a non-zero lattice-mediated magnetoelectric tensor, α. Moreover, magnetic noncollinear spin-orbit calculations reveal that spins point along the c direction but manifests a spin canting in the bc plane generating a weak ferromagnetism interpretable by Dzyaloshinsky-Moriya (DM) interaction. The second part of this thesis is based on the investigation about Gallium oxide, Ga2O3, Indium oxide, In2O3, and their solid solutions. This study is motivated by the recently attracting interest on novel materials systems for high-power transport devices as well as for optical ultraviolet absorbers and emitters. Resorting to an appropriated optimization of physical properties and nanostructuration of Gallium- and Indium-based semiconductor layers of chosen composition, it is possible to tune their key properties (such as band gaps, interface band off-sets, vibrational absorptions, as well as, potentially, the magnetic behavior) leading overall to novel multi-functional nanomaterials, nanostructures and devices. This may enable the design of devices based on interfaces Ga2O3/(Ga1−xInx)2O3 or In2O3/(Ga1−xInx)2O3 such as high-power field effect transistors and far-UV photodetectors or emitters. Operationally, I have studied the electronic and local structural properties of pure Ga2O3 and In2O3. Then, starting from the monoclinic (β) structure of Ga2O3, I have explored alloyed oxides, (Ga1−xInx)2O3, for different In concentrations (x). The structural energetics of In in (Ga1−xInx)2O3 causes most sites to be essentially inaccessible to In substitution, thus limiting the maximum In content to somewhere between 12 and 25% in this phase. In this framework, the gap, the volume and the band offset to the parent compound exhibit also anomalies as function of In concentration. Furthermore, I have explored alloyed oxides based on the bixbyite equilibrium structure of In2O3 in all the In concentration range. The main result is that the alloy shows a phaseseparation in a large composition range, exhibiting a huge and temperature-independent miscibility gap. In addition, in accord with experimental results, intermediate alloying shows an additional crystallographic phase, in competition with the bulk Ga2O3 and In2O3 phases. Finally, I have investigated the orthorhombic (ε) phase of Ga2O3, that results to be the second most stable structure beside β-Ga2O3. Moreover, ε-Ga2O3 exhibits a large spontaneous polarization and a sizable diagonal piezoelectric coefficient, comparable with typical polar semiconductors.

Il lavoro di ricerca si basa sul metodo di calcolo dell'impronta ecologica, un indicatore complesso che permette di stimare l'impatto di una determinata popolazione sull'ambiente attraverso il consumo di risorse e la richiesta di assimilazione di rifiuti da parte di una determinata popolazione e di esprimere queste grandezze in termini di superficie di territorio produttivo corrispondente. La tesi è divisa in tre singoli lavori accademici: nel primo viene introdotta la metodologia di calcolo e vengono passate in rassegna le principali applicazioni dell'impronta ecologica su scala globale, nazionale e regionale. Vengono inoltre presentati gli altri indicatori affini e complementari all'impronta ecologica capaci di dare una misura al concetto di sostenibilità e di affiancare il PIL nel misurare la situazione economica e sociale di un paese. Infine vengono presentati i principali studi critici sull'impronta ecologica e le risposte da parte dei fautori e sostenitori di questo indicatore. Nel secondo capitolo viene calcolata l'impronta ecologica per la Regione Marche: oltre ad un approfondimento della metodologia di calcolo, con particolare attenzione alle realtà sub-nazionali, vengono presentati e discussi i risultati relativi al calcolo dell'impronta ecologica del 2011 e del 2001 per la Regione Marche, sia a livello aggregato che disaggregato, compresa la simulazione di possibili scenari per valutare eventuali benefici di strumenti atti alla riduzione dell'impronta ecologica. Nel terzo ed ultimo capitolo vengono calcolate le impronte ecologiche di tutte e quattro le regioni del Centro Italia per gli anni 2011 e 2001: vengono passati in rassegna i principali studi sulle impronte ecologiche regionali italiane e presentati e discussi i risultati aggregati e disaggregati delle regioni Marche, Lazio, Toscana ed Umbria attraverso la comparazione dei valori dell'impronta ecologica.