Corso di laurea in Scienza dei Materiali
Corso di laurea in Scienza e Tecnologia dei Materiali

Fondamenti di fisica classica e quantistica, meccanica quantistica, chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, elementi di cristallogafia, principi di teoria delle bande.

L’obiettivo è quello di fornire agli/alle student*, che già conoscono il linguaggio e i fondamenti del legame chimico e della strutturistica, gli strumenti per comprendere, interpretare e prevedere le proprietà dei materiali sulla  base dell’analisi delle loro caratteristiche morfologico-strutturali.

L'insegnamento si propone di fornire agli/alle student* un’introduzione (teorica e sperimentale) alle spettroscopie fondamentali vibrazionali (IR, Raman) ed elettroniche (UV-vis, luminescenza) applicate a sistemi semplici in fase omogenea (solida, liquida, gas) ed eterogenea, una introduzione alle tecniche microscopiche nuove (AFM) e  più tradizionali (SEM, HRTEM) per la caratterizzazione delle proprietà e della morfologia/struttura dei materiali. Verranno inoltre forniti elementi della teoria dei gruppi per l’interpretazione degli spettri vibrazionali. Lo/la student* dovrà essere in grado di realizzare semplici esperimenti in laboratorio, comprendere e saper spiegare i risultati ottenuti, avendo acquisito i concetti di base delle spettroscopie fondamentali (IR, UV- vis) e delle tecniche microscopiche (AFM, SEM, HRTEM) utilizzate.

Con tali competenze lo/la student* sarà in grado di contribuire positivamente al lavoro di un team interdisciplinare che si occupa  della sintesi e caratterizzazione di materiali e, sotto la guida di figure professionali più esperte, potrà realizzare processi, analisi o prodotti innovativi.

 

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Acquisizione di conoscenze teoriche e operative relative alle modalità di acquisizione di semplici esperimenti di spettroscopia (IR,  UV-Visibile) e di microscopia elettronica (SEM, TEM) e a forza atomica (AFM).

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Acquisizione della capacità di applicare le conoscenze teoriche  alla interpretazione di spettri roto-vibrazionali di molecole in fase gas,  spettri vibrazionali di liquidi e solidi, spettri vibrazionali di sistemi in fase eterogenea gas-solido, spettri elettronici di solidi (sali inorganicie semiconduttori) e alla analisi di immagini ottenute con microscopie AFM, SEM e HRTEM al fine di correlare morfologia e struttura con le proprietà dei materiali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a valutazione e interpretazione di dati sperimentali per scelte strategiche in situazioni nuove.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione nella forma scritta e orale, in lingua italiana, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia.

Introduzione alle spettroscopie rotazionali IR e Raman: rotatore sferico e cenni al rotatore lineare, analisi degli spettri rotazionali. Spettroscopia vibrazionale e roto-vibrazionale, regole di selezione, modi normali di vibrazione nelle molecole. Richiami di teoria dei gruppi. Modalità di misura di spettri roto vibrazionali: strumentazione e modalità operative.

Acquisizione di spettri IR rotovibrazionali di molecole in fase gas e spettri IR vibrazionali di sistemi in fase condensata (idrocarburi saturi ed insaturi, sali inorganici) e di sistemi eterogenei: solido-gas.

Introduzione alle spettroscopie elettroniche (UV-Vis): assorbimento, emissione, riflessione, diffusione in    molecole e solidi. Tipi di transizioni elettroniche, origine del colore in complessi di metalli di transizione e    nelle molecole organiche; centri di colore; cenni alla teoria del campo cristallino; transizioni in materiali con   struttura a bande: metalli e semiconduttori, coefficiente di assorbimento per transizioni dalla banda di valenza a quella di conduzione in semiconduttori. Meccanismi di diseccitazione di stati eccitati elettronicamente (fluorescenza, fosforescenza e dissociazione). Fosfori. Laser: cavità e caratteristiche modali. Esempi di laser in fase solida, gas, chimici, ad eccimeri, a coloranti, a semiconduttore.

Acquisizione di spettri elettronici UV-visibile di: sali inorganici (bande di trasferimento di carica metallo-legante e viceversa, effetto del tipo di coordinazione sulle transizioni elettroniche del catione, origine del colore in sali con elementi di transizione), ossidi, semiconduttori, (determinazione di energy gap, effettodelle dimensioni delle particelle e del drogaggio sulle transizioni elettroniche).

Elementi di microscopie a sonda (SPM) e scansione elettronica (SEM). Acquisizione di immagini e analisi   della morfologia di materiali con AFM,  SEM e HRTEM.

 

L'insegnamento prevede lezioni teoriche per un totale di 4 CFU (32 ore) e una parte laboratoriale  di 2 CFU (32 ore). Le lezioni non sono obbligatorie ma fortemente consigliate al fine di una migliore comprensione delle attività laboratoriali, che invece sono obbligatorie, con la partecipazione ad almeno il 70% delle ore previste dal laboratorio

La didattica di laboratorio verrà erogata esclusivamente in presenza e prevederà esperienze svolte in aula mediante l'ausilio di strumenti portatili, esperienze svolte presso strumentazione nei laboratori di ricerca e una parte di attività di elaborazione e interpretazione dei dati acquisiti.
Verrà messo a disposizione degli/delle student* il seguente materiale didattico
Su moodle: dispense delle lezioni.

La verifica delle conoscenze acquisite avverrà mediante un colloquio, che partirà dalla discussione di tutti i dati acquisiti ed elaborati durante le attività di laboratorio. Durante il colloquio lo/la student* dovrà dimostrare di avere acquisito una comprensione globale della materia e di essere in grado di utilizzare gli strumenti teorici e pratici forniti, al fine di comprendere le esperienze condotte in laboratorio. L’esame prevede: una valutazione in trentesimi.

MODALITA' ESAMI 

Le modalità di verifica dell'apprendimento saranno in presenza.

- dispense delle lezioni delle docenti disponibili sul sito

- P. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica Zanichelli 2004