Insegnamento SISTEMI NANOSTRUTTURATI
| Nome del corso | Scienze chimiche |
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| Codice insegnamento | GP004039 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Loredana Latterini |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2018 |
| Erogato | Erogato nel 2018/19 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche |
| Settore | CHIM/02 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Metodi di sintesi di materiali nanostrutturati; Relazione tra proprietà chimico-fisiche e dimensioni dei materiali; Metodi di caratterizzazione dimensionale, strutturale ed elettronica di nanomateriali. |
| Testi di riferimento | G. Cao, “Nanostructures & Nanomaterials” - Synthesis, Properties & Applications, Imperial College Press 2004 J.Z. Zhang “Optical properties and Spectroscopy of Nanomaterials” Ed. World Scientific 2009 |
| Obiettivi formativi | Seguendo regolarmente e con profitto il corso lo studente acquisirà: - conoscenza dei principi che determinano le proprietà chimiche e fisiche di materiali nanostrutturati; - conoscenza dei principi chimici su cui si basano i metodi per sintetizzare materiali nanostrutturati; - conoscenza degli effetti dimensionali e di superficie sulle proprietà elettroniche dei nanomateriali - conoscenza dei metodi di caratterizzazione dimensionale e strutturale dei nanomateriali; - capacità di razionalizzare i fenomeni di interesse e saperli descrivere su basi quantitative, usando i principi ed i modelli fondamentali acquisiti; - capacità di progettare una semplice linea da vuoto per applicazioni chimiche; - capacità di individuare il metodo e le condizioni sperimentali opportuni per preparare materiali nanostrutturati di composizione e dimensione definita; - capacità di selezionare la più opportuna tecnica analitica in funzione della natura dell’oggetto o del materiale da caratterizzare - capacità di usare un linguaggio tecnico-scientifico adeguato alle problematiche trattate. |
| Prerequisiti | Al fine di poter comprendere i contenuti concettuali e saper affrontare il corso lo studente deve possedere conoscenze di - Descrizione termodinamica di processi in soluzione in condizioni omegenee ed eterogenee; Equazioni cinetiche in soluzioni omegenee ed eterogenee. - Legami chimici; modello degli orbitali molecolari. - Modello dell'atomo idrogenoide. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato in due parti: La prima parte consiste in lezioni frontali (per un totale di 5 CFU) svolte in aula su tutti gli argomenti del corso con l'ausilio di dispositivi video. La seconda fase consiste in tre esercitazioni di laboratorio (per un totale di 1 CFU) della durata di quattro ore ciascuna. Gli studenti saranno divisi in gruppi (massimo tre studenti per gruppo) ed eseguiranno le esperienze in laboratorio per la preparazione e caratterizzazione di materiali. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione viene condotta mediante una prova orale, che consiste in una discussione della durata di circa 40-45 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale deve consentire inoltre di verificare la capacità comunicative dello studente con linguaggio tecnico scientifico adequato alle tematiche trattate; durante la verifica viene anche valutata la capacità di applicare i concetti teorici ad esercitazioni numeriche o pratiche svolte in laboratorio . Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Programma: - Introduzione ai materiali nanostrutturati, relazione tra dimensionalità e proprietà chimiche e fisiche. - Definizione di nanoparticelle come materiali zero-dimensionati; materiali zero-dimensionati in sospensioni colloidali. - Sintesi di nanoparticelle mediante metodi chimici. Termodinamica del processo di nucleazione in soluzioni omogenee e del processo di crescita. Fattori che influenzano la cinetica di crescita di nuclei stabili. - Sintesi di nanoparticelle colloidali; procedure basate sul controllo dell'equilibrio termodinamico del processo di nucleazione dei precursori e crescita di nanoparticelle; metodi basati sul controllo cinetico della crescita in ambienti confinati; terminazione del processo di crescita. - Sintesi di nanoparticelle metalliche, nanoparticelle di semiconduttori; nanoparticelle di ossidi di semiconduttori; nanoparticelle organiche; nanomateriali ibridi. - Metodi di caratterizzazione morfologica e dimensionale: microscopia elettronica a scansione e a trasmissione. - Proprietà elettroniche di nanomateriali in relazione alle dimensioni. Struttura dei livelli elettronici trattata mediante modelli pseudo-atomici; fenomeni di confinamento quantico dell'elettrone; fenomeni collettivi; modi plasmonici descritti mediante teoria di Mie; condizioni di risonanza plasmonica. - Metodi di caratterizzazione delle proprietà elettroniche ed ottiche di materiali nanostrutturati; metodi stazionari e pulsati di bulk; metodi di singlola particella. - Metodi di manipolazione chimica della superficie di nanoparticelle; procedure di passivazione o funzionalizzazione superficiale. - Metodi di caratterizzazione superficiale; misure di potenziale Z. - Applicazioni di materiali nanostrutturati in campo bio-medico. |