Insegnamento MATERIALI INORGANICI AVANZATI PER PRODOTTI E PROCESSI CON LABORATORIO
| Nome del corso | Metodologie per prodotto e processo |
|---|---|
| Codice insegnamento | A004799 |
| Curriculum | Esperto in processi chimici sostenibili |
| Docente responsabile | Andrea Lombardi |
| CFU | 7 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
LABORATORIO DI MATERIALI PER L'ENERGIA E LA CATALISI
| Codice | A004764 |
|---|---|
| CFU | 4 |
| Docente responsabile | Maria Noelia Faginas Lago |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Altro |
| Ambito | Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro |
| Settore | NN |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Il corso di Laboratorio di Materiali per l’Energia e la Catalisi introduce gli studenti ai principi teorici e applicativi della dinamica molecolare classica per lo studio dei materiali avanzati impiegati nei processi energetici e catalitici. L’insegnamento integra fondamenti di simulazione atomistica, modellazione computazionale e analisi delle proprietà strutturali, dinamiche e termodinamiche dei materiali funzionali. Particolare attenzione è dedicata all’utilizzo di software di simulazione molecolare per investigare fenomeni quali diffusione, adsorbimento, trasporto ionico, interazioni superficie-molecola, stabilità termica e comportamento catalitico di materiali utilizzati in batterie, fuel cells, materiali porosi, nanostrutture e catalizzatori eterogenei. Il laboratorio fornisce competenze pratiche nell’impostazione di simulazioni di dinamica molecolare classica, nell’analisi dei risultati numerici e nell’interpretazione fisica dei processi atomistici correlati all’energia e alla catalisi. |
| Testi di riferimento | D. Frenkel, B. Smit – Understanding Molecular Simulation M. P. Allen, D. J. Tildesley – Computer Simulation of Liquids J. M. Haile – Molecular Dynamics Simulation: Elementary Methods A. Leach – Molecular Modelling: Principles and Applications R. Catlow – Computational Approaches to Energy Materials |
| Obiettivi formativi | Al termine del corso lo studente sarà in grado di: Comprendere i fondamenti teorici della dinamica molecolare classica. Modellare sistemi atomistici per applicazioni energetiche e catalitiche. Utilizzare software di simulazione per lo studio dei materiali. Analizzare traiettorie molecolari e proprietà termodinamiche. Valutare fenomeni di diffusione, adsorbimento e trasporto. Interpretare correlazioni tra struttura atomica e proprietà funzionali. Redigere report tecnico-scientifici relativi a simulazioni computazionali. Operare in ambienti di calcolo scientifico ad alte prestazioni. |
| Prerequisiti | È consigliata la conoscenza di base di: Fisica della materia Termodinamica statistica Chimica fisica Scienza dei materiali Programmazione scientifica di base Sistemi Linux e scripting |
| Metodi didattici | Il corso prevede: Lezioni teoriche introduttive Laboratori computazionali guidati Simulazioni numeriche individuali e di gruppo Analisi di dataset atomistici Discussione di articoli scientifici Sviluppo di mini-progetti computazionali Le attività saranno svolte in ambiente Linux e/o HPC con utilizzo di software open-source per simulazione molecolare. |
| Altre informazioni | Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilita e/o DSA visita la pagina https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione finale potrà includere: Relazioni di laboratorio Valutazione delle attività pratiche Presentazione orale di progetto sperimentale Esame orale o scritto finale |
| Programma esteso | Modulo – Laboratorio computazionale Introduzione a software di simulazione (DL_POLY) Costruzione di sistemi atomistici Preparazione di file input Esecuzione di simulazioni MD Visualizzazione delle traiettorie atomiche Post-processing dei dati Modulo II – Analisi delle proprietà dei materiali Funzioni di distribuzione radiale Energia potenziale e cinetica Coefficienti di diffusione Mean Square Displacement (MSD) Analisi strutturale e dinamica Proprietà termiche e trasporto |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7 – Energia pulita e accessibile Attraverso lo studio di materiali avanzati per accumulo energetico, conversione dell’energia e produzione di idrogeno. 9 – Industria, innovazione e infrastrutture Mediante l’applicazione di metodologie computazionali innovative per la progettazione di materiali funzionali e tecnologie sostenibili. 12 – Consumo e produzione responsabili Tramite l’ottimizzazione di processi catalitici e la riduzione dell’impatto energetico e ambientale dei materiali. 13 – Lotta contro il cambiamento climatico Attraverso lo sviluppo di materiali e processi orientati alla decarbonizzazione e alla transizione energetica. |
MATERIALI INORGANICI AVANZATI PER PRODOTTI E PROCESSI
| Codice | A004636 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Andrea Lombardi |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | CHIM/03 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Il corso di Materiali Inorganici Avanzati per Prodotti e Processi affronta lo studio dei materiali inorganici funzionali attraverso un approccio atomistico basato sulla dinamica molecolare classica e sull’analisi delle reazioni elementari che governano i processi di trasformazione, diffusione e interazione nei sistemi materiali. L’insegnamento introduce i principi fondamentali della modellazione molecolare applicata ai materiali inorganici avanzati, con particolare attenzione ai meccanismi microscopici responsabili delle proprietà strutturali, termiche, dinamiche e reattive dei materiali utilizzati in energia, catalisi, processi industriali ed elettronica avanzata. Particolare rilievo è dedicato allo studio delle reazioni elementari su superfici e interfacce, ai fenomeni di adsorbimento e diffusione atomica. Attraverso simulazioni di dinamica molecolare classica (erogate nel Laboratorio del corso), gli studenti analizzeranno il comportamento atomistico di materiali porosi, nanoparticelle. Il corso integra aspetti teorici e computazionali relativi a: - potenziali interatomici e campi di forza; - simulazioni di sistemi many-body; - dinamica di superfici e difetti cristallini; - trasporto ionico e diffusione; - interazioni gas-superficie; - meccanismi elementari di reazione; - correlazioni tra struttura atomica e proprietà funzionali. |
| Testi di riferimento | D. Frenkel, B. Smit – Understanding Molecular Simulation M. P. Allen, D. J. Tildesley – Computer Simulation of Liquids J. M. Haile – Molecular Dynamics Simulation: Elementary Methods A. Leach – Molecular Modelling: Principles and Applications R. Catlow – Computational Approaches to Energy Materials |
| Obiettivi formativi | Al termine del corso lo studente sarà in grado di: Comprendere i fondamenti teorici della dinamica molecolare classica. Modellare sistemi atomistici per applicazioni energetiche e catalitiche. Utilizzare software di simulazione per lo studio dei materiali. Analizzare traiettorie molecolari e proprietà termodinamiche. Valutare fenomeni di diffusione, adsorbimento e trasporto. Interpretare correlazioni tra struttura atomica e proprietà funzionali. Redigere report tecnico-scientifici relativi a simulazioni computazionali. Operare in ambienti di calcolo scientifico ad alte prestazioni. |
| Prerequisiti | È consigliata la conoscenza di base di: Fisica della materia Termodinamica statistica Chimica fisica Scienza dei materiali Programmazione scientifica di base Sistemi Linux e scripting |
| Metodi didattici | Il corso prevede: Lezioni teoriche introduttive Laboratori computazionali guidati Simulazioni numeriche individuali e di gruppo Analisi di dataset atomistici Discussione di articoli scientifici Sviluppo di mini-progetti computazionali Le attività saranno svolte in ambiente Linux e/o HPC con utilizzo di software open-source per simulazione molecolare. |
| Altre informazioni | Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilita e/o DSA visita la pagina https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione finale potrà includere: Relazioni di laboratorio Valutazione delle attività pratiche Presentazione orale di progetto sperimentale Esame orale o scritto finale |
| Programma esteso | Modulo 1 – Introduzione alla modellazione atomistica Richiami di meccanica classica Sistemi many-body e descrizione atomistica Potenziali interatomici Condizioni periodiche al contorno Ensemble statistici (NVE, NVT, NPT) Modulo 2 – Fondamenti di dinamica molecolare classica Equazioni del moto Algoritmi di integrazione Controllo di temperatura e pressione Equilibrazione e produzione Stabilità numerica delle simulazioni Modulo 3– Materiali per la catalisi Superfici catalitiche Adsorbimento molecolare Interazioni gas-superficie Diffusione superficiale Catalizzatori metallici e ossidi |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7 – Energia pulita e accessibile Attraverso lo studio di materiali avanzati per accumulo energetico, conversione dell’energia e produzione di idrogeno. 9 – Industria, innovazione e infrastrutture Mediante l’applicazione di metodologie computazionali innovative per la progettazione di materiali funzionali e tecnologie sostenibili. 12 – Consumo e produzione responsabili Tramite l’ottimizzazione di processi catalitici e la riduzione dell’impatto energetico e ambientale dei materiali. 13 – Lotta contro il cambiamento climatico Attraverso lo sviluppo di materiali e processi orientati alla decarbonizzazione e alla transizione energetica. |