Innate dynamics and identity crisis of a metal surface unveiled by machine learning of atomic environments

Metals are traditionally considered hard matter. However, it is well known that their atomic lattices may become dynamic and undergo reconfigurations even well below the melting temperature. The innate atomic dynamics of metals is directly related to their bulk and surface properties. Understanding their complex structural dynamics is, thus, important for many applications but is not easy. Here, we report deep-potential molecular dynamics simulations allowing to resolve at an atomic resolution the complex dynamics of various types of copper (Cu) surfaces, used as an example, near the Hüttig (∼1/3 of melting) temperature. The development of deep neural network potential trained on density functional theory calculations provides a dynamically accurate force field that we use to simulate large atomistic models of different Cu surface types. A combination of high-dimensional structural descriptors and unsupervized machine learning allows identifying and tracking all the atomic environments (AEs) emerging in the surfaces at finite temperatures. We can directly observe how AEs that are non-native in a specific (ideal) surface, but that are, instead, typical of other surface types, continuously emerge/disappear in that surface in relevant regimes in dynamic equilibrium with the native ones. Our analyses allow estimating the lifetime of all the AEs populating these Cu surfaces and to reconstruct their dynamic interconversions networks. This reveals the elusive identity of these metal surfaces, which preserve their identity only in part and in part transform into something else under relevant conditions. This also proposes a concept of “statistical identity” for metal surfaces, which is key to understanding their behaviors and properties

Il Futuro della Cybersecurity in Italia: Ambiti Progettuali Strategici

Il presente volume nasce come continuazione del precedente, con l’obiettivo di delineare un insieme di ambiti progettuali e di azioni che la comunità nazionale della ricerca ritiene essenziali a complemento e a supporto di quelli previsti nel DPCM Gentiloni in materia di sicurezza cibernetica, pubblicato nel febbraio del 2017. La lettura non richiede particolari conoscenze tecniche; il testo è fruibile da chiunque utilizzi strumenti informatici o navighi in rete. Nel volume vengono considerati molteplici aspetti della cybersecurity, che vanno dalla definizione di infrastrutture e centri necessari a organizzare la difesa alle azioni e alle tecnologie da sviluppare per essere protetti al meglio, dall’individuazione delle principali tecnologie da difendere alla proposta di un insieme di azioni orizzontali per la formazione, la sensibilizzazione e la gestione dei rischi. Gli ambiti progettuali e le azioni, che noi speriamo possano svilupparsi nei prossimi anni in Italia, sono poi accompagnate da una serie di raccomandazioni agli organi preposti per affrontare al meglio, e da Paese consapevole, la sfida della trasformazione digitale. Le raccomandazioni non intendono essere esaustive, ma vanno a toccare dei punti che riteniamo essenziali per una corretta implementazione di una politica di sicurezza cibernetica a livello nazionale. Politica che, per sua natura, dovrà necessariamente essere dinamica e in continua evoluzione in base ai cambiamenti tecnologici, normativi, sociali e geopolitici. All’interno del volume, sono riportati dei riquadri con sfondo violetto o grigio; i primi sono usati nel capitolo introduttivo e nelle conclusioni per mettere in evidenza alcuni concetti ritenuti importanti, i secondi sono usati negli altri capitoli per spiegare il significato di alcuni termini tecnici comunemente utilizzati dagli addetti ai lavori. In conclusione, ringraziamo tutti i colleghi che hanno contribuito a questo volume: un gruppo di oltre 120 ricercatori, provenienti da circa 40 tra Enti di Ricerca e Università, unico per numerosità ed eccellenza, che rappresenta il meglio della ricerca in Italia nel settore della cybersecurity. Un grazie speciale va a Gabriella Caramagno e ad Angela Miola che hanno contribuito a tutte le fasi di produzione del libro. Tra i ringraziamenti ci fa piacere aggiungere il supporto ottenuto dai partecipanti al progetto FILIERASICURA

Combustion Chemistry via Metadynamics: Benzyl Decomposition Revisited

Large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are thought to be responsible for the formation of soot particles in combustion processes. However, there are still uncertainties on the course that leads small molecules to form PAHs. This is largely due to the high number of reactions and intermediates involved. Metadynamics combined with ab initio molecular dynamics can provide a very precious contribution because offers the possibility to explore new possible pathways and suggest new mechanisms. Here, we adopt this method to investigate the chemical evolution of the benzyl radical, whose role is very important in PAHs growth. This species has been intensely studied, and though most of its chemistry is known, there are still open questions regarding its decomposition. The simulation reproduces the most commonly accepted decomposition pathway and it suggests also a new one which can explain recent experimental data that are in contradiction with the old mechanism. In addition, quantitative free energy evaluation of some key reaction steps sheds light on the role of entropy