SRG Balestra

I am a theoretical-computational physicist specializing in the atomistic modelling of nanoporous materials (zeolites, MOFs, ZIFs) and their applications. My approach is problem-based rather than method-specific: I use a wide range of techniques — classical and quantum simulations, enhanced sampling, genetic algorithms, and machine learning — to reverse-engineer material properties that allow unprecedented agreement between simulation and experiment.

I completed my PhD (cum laude, extraordinary prize) in Materials Science at UPO, Seville (2018), supervised by S. Calero and D. Dubbeldam. I then held postdoctoral positions at ICGM-CNRS Montpellier (crystal growth and nucleation of MOFs), ICMM-CSIC Madrid (Juan de la Cierva; design of new zeolites with Prof. MA Camblor), and UPO Seville (Talento Doctores, Junta de Andalucía). Since 2024, I hold a Ramón y Cajal fellowship at the Universidad de Sevilla.

A distinctive hallmark of my research is close collaboration with experimentalists: I am often the only theoretician in synthesis teams, providing computational anticipation and molecular-level interpretation of experimental measurements. I work with groups in Spain, France, Netherlands, UK, Korea, Saudi Arabia and Israel. I am also committed to Open Science: I have developed 12+ scientific software packages and 30+ repositories, freely available on GitHub.

Soy un físico teórico-computacional especializado en la modelización atomística de materiales nanoporosos (zeolitas, MOFs, ZIFs) y sus aplicaciones. Mi enfoque está orientado al problema más que a un método concreto: utilizo un amplio abanico de técnicas — simulaciones clásicas y cuánticas, muestreo mejorado, algoritmos genéticos y aprendizaje automático — para ingeniería inversa de propiedades de materiales con una concordancia sin precedentes entre simulación y experimento.

Completé mi doctorado (cum laude, premio extraordinario) en Ciencia de Materiales en la UPO, Sevilla (2018), dirigido por S. Calero y D. Dubbeldam. Posteriormente, ocupé posiciones postdoctorales en el ICGM-CNRS de Montpellier (crecimiento cristalino y nucleación de MOFs), el ICMM-CSIC de Madrid (Juan de la Cierva; diseño de nuevas zeolitas con el Prof. MA Camblor) y la UPO de Sevilla (Talento Doctores, Junta de Andalucía). Desde 2024, disfruto de un contrato Ramón y Cajal en la Universidad de Sevilla.

Un rasgo distintivo de mi investigación es la estrecha colaboración con experimentalistas: frecuentemente soy el único teórico en equipos de síntesis, aportando anticipación computacional e interpretación a nivel molecular de las medidas experimentales. Colaboro con grupos de España, Francia, Países Bajos, Reino Unido, Corea del Sur, Arabia Saudí e Israel. También estoy comprometido con la Ciencia Abierta: he desarrollado más de 12 paquetes de software científico y más de 30 repositorios, disponibles en GitHub.

• I. Flexibility in soft nanoporous materials — Development of transferable protocols (MC/EM/MD hybrid methods) to model sorption-induced phase transitions in zeolites and MOFs at crystallographic quality. Applications to molecular valves, thermal expansion control, and barocaloric cooling devices.
• II. Design and synthesis of new materials — Computational anticipation hand-in-hand with experimentalists: structure resolution (HPM-16, HPM-18), heteroatom distribution in germanosilicate zeolites, structure-direction in zeolite synthesis, and design of ordered nanoporous metals.
• III. Nucleation and crystal growth — Studying the assembling/disassembling of nanoporous solids (ZIFs, MOFs) from solution using enhanced sampling techniques (metadynamics, finite temperature string). From small clusters to nanoparticles using DFT and tight-binding calculations.
• IV. Societally relevant applications — Halide perovskite solar cells (transferable force fields for CsPb(Br,I)₃), enantioselective drug separation with chiral MOFs (TAMOF-1), volatile organic compound capture, and gas mixture separation.

• I. Flexibilidad en materiales nanoporosos blandos — Desarrollo de protocolos transferibles (métodos híbridos MC/EM/MD) para modelizar transiciones de fase inducidas por adsorción en zeolitas y MOFs con calidad cristalográfica. Aplicaciones a válvulas moleculares, control de expansión térmica y dispositivos de refrigeración barocaloricos.
• II. Diseño y síntesis de nuevos materiales — Anticipación computacional mano a mano con experimentalistas: resolución estructural (HPM-16, HPM-18), distribución de heteroátomos en zeolitas germanosilicato, dirección de estructura en la síntesis de zeolitas y diseño de metales nanoporosos ordenados.
• III. Nucleación y crecimiento cristalino — Estudio del ensamblaje/desensamblaje de sólidos nanoporosos (ZIFs, MOFs) desde disolución mediante técnicas de muestreo mejorado (metadinámica, finite temperature string). Desde pequeños clústeres hasta nanopartículas utilizando DFT y tight-binding.
• IV. Aplicaciones de relevancia social — Celdas solares de perovskitas halogenadas de plomo (campos de fuerza transferibles para CsPb(Br,I)₃), separación enantioselectiva de fármacos con MOFs quirales (TAMOF-1), captura de compuestos orgánicos volátiles y separación de mezclas de gases.