In tale progetto di ricerca si intendono prendere in considerazione una serie di sistemi macrociclici con  insaturazione coordinativa ed elettronica capaci di attivare e funzionalizzare piccole molecole inorganiche o substrati organici inerti sul centro metallico (quali azoto, anidride carbonica, ossido di carbonio, metano) simulando, in alcuni casi, il comportamento di sistemi biologici quali ad esempio metalloenzimi.

I principali sistemi che saranno considerati sono:

(i) metallo calix[4]areni

(ii) metallo-oxo porfirine come modelli di superossodismutase

(iii) complessi di porfirine modificate

(iv) complessi di leganti tetra-azotati quali pyren e pyrophen

La struttura elettronica e la reattivita' di questi frammenti saranno studiati ponendo particolare attenzione ai requisiti elettronici e sterici richiesti sia per il processo di accumulazione e rilascio di elettroni che per quello di attivazione e funzionalizzazione di vari substrati. Particolare attenzione sarà anche rivolta alla interpretazione delle proprietà magnetiche dei complessi considerati che forniscono informazioni fondamentali sulla loro struttura elettronica.  Adeguati modelli computazionali saranno impiegati per chiarire le relazioni  proprietà-struttura ed i meccanismi implicati nelle proprietà funzionali dei sistemi molecolari investigati.

Opportuni livelli di calcolo saranno impiegati a secondo delle dimensioni del sistema considerato, calcoli ab initio accurati con inclusione della correlazione (metodi di interazione di configurazione, SCF multiconfigurazionale, e metodi basati sul funzionale  di densità con potenziali non locali) su modelli semplificati di dimensioni ridotte o calcoli con metodi ibridi QM/MM nel caso di sistemi di elevate dimensioni e considerati integralmente.