CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I E LABORATORIO

Anno accademico 2015/2016 - 1° anno
Docenti Crediti: 6
SSD: CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 118 di studio individuale, 32 di lezione frontale
Semestre:

Prerequisiti richiesti

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    Conoscenza elementare di chimica inorganica e di concetti di base dello stato solido.

  • LABORATORIO

    Conoscenza elementare di chimica inorganica e di concetti di base dello stato solido.


Frequenza lezioni

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Durante i turni di laboratorio verrà presa la presenza tramite firma.

  • LABORATORIO

    La frequenza ai turni di laboratorio è obbligatoria. Durante i turni di laboratorio verrà presa la presenza tramite firma.


Contenuti del corso

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    Lezioni frontali: Tecniche di deposizione di film sottili attraverso processi chimici (chemical vapor deposition e metal-organic CVD, atomic layer deposition, chemical beam epitaxy, sol-gel) o fisici (epitassia da fasci molecolari). Sintesi di nanostrutture da fase vapore o da soluzione: effetto dei parametri di processo e di templanti hard e soft. Relazioni struttura/proprietà dei materiali. Materiali a struttura perovskitica e proprietà di conduzione: superconduttori, dielettrici, ferroelettrici. Celle a combustibile ad ossidi solidi: elettrodi, elettroliti a conduzione protonica e a conduzione di ioni ossido. Tecniche di caratterizzazione nella preparazione di materiali. Diffrazione di raggi X (XRD) di polveri, film orientati ed epitassiali: identificazione di fasi, determinazione delle dimensioni dei domini, curve di rocking e figure polari. Microscopie elettroniche: principi base e applicazioni della microscopia a scansione elettronica (SEM), cenni di microscopia a trasmissione elettronica (TEM). Microanalisi di raggi X in dispersione di energia e di lunghezza d’onda.

  • LABORATORIO

    Esperimenti di laboratorio: 1) Sintesi di complessi di Ba(hfa)2diglyme, Ag(hfa)tetraglyme, Ni(tta)2tmeda, Eu(tta)3phen; Caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei complessi sintetizzati (m.p., FT-IR, spettri UV-Vis; analisi termo gravimetriche, analisi di calorimetria a scansione differenziale); 2) Deposizione MOCVD di film NiO e BaF2 ; 3) Film nanostrutturati di argento attraverso una procedura da soluzione; 4) Crescita di microcristalli luminescenti a base di Eu; 5) Caratterizzazione morfologica (SEM) e composizionale (EDX) dei materiali sintetizzati; 6) Caratterizzazione strutturale attraverso XRD dei materiali sintetizzati.


Testi di riferimento

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    1) A. R. West “Basic Solid State Chemistry and its Applications” Wiley, 2012; 2) B. D. Fahlman “Materials Chemistry” Springer, 2008; 3) L. V. Interrante e M. J. Hampden-Smith Chemistry of Advanced Materials Wiley-VCH, 1998.

  • LABORATORIO

    1) A. R. West “Basic Solid State Chemistry and its Applications” Wiley, 2012; 2) B. D. Fahlman “Materials Chemistry” Springer, 2008; 3) L. V. Interrante e M. J. Hampden-Smith Chemistry of Advanced Materials Wiley-VCH, 1998.


Programmazione del corso

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Metodi sintetici di film e nanostrutture.West e Fahlam 
2*Chemical Vapor Deposition (CVD) e Metal-Organic-CVD: Principi teorici. Precursori di prima e seconda generazione. ApplicazioniDispense 
3*Atomic layer deposition (ALD): Principi teorici. ApplicazioniDispense 
4*Chemical Beam Epitaxy: Principi teorici. ApplicazioniDispense 
5*Tecniche di deposizione sol-gel: Principi teorici. Precursori per sol-gel. ApplicazioniDispense 
6*Epitassia da fasci molecolari (MBE): Principi teorici.Dispense 
7*Sintesi di materiali nano strutturati: Nanorod e nanotubi da fase vapore. Nanoparticelle e nanostrutture da soluzioneDispense 
8*Materiali con proprietà di conduzione: Conduttori ionici. Celle a combustibile ad ossidi solidi. Conduttori elettronici: dielettrici, ferroelettrici e conduttori.West e dispense 
9*Materiali Multiferroici e magnetoelettrici: Proprietà dei multiferroci. Casi studio di sistemi a base di ferrite di bismuto.Dispense 
10*Reticoli cristallini e assenze sistematiche. Fahlam 
11*Diffrazione di raggi X: Produzione di raggi X. West e Fahlam 
12*Informazioni ottenibili da un diffrattogramma: natura amorfa o cristallina, identificazione della fase, dimensione dei grani.Dispense 
13*Caratterizzazione di campioni orientati ed epitassiali: curve di rocking e figure polari Dispense 
14*Microscopia a scansione elettronica: Principi generali. Volume di interazione, eventi elastici e anelastici, specie prodotte. Detector degli elettroni secondari e degli elettroni retrodiffusi.Dispense 
15*Microanalisi EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis) e WDX (Wavelength Dispersive X-ray Analysis): Analisi qualitativa e quantitativa. Vantaggi e svantaggi delle due microanalisiDispense 
LABORATORIO
 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Metodi sintetici di film e nanostrutture.West e Fahlam 
2*Metodi di sintesi di precursori per MOCVD.Dispense 
3*Sintesi di materiali nano strutturati da soluzione.Dispense 
4*Caratterizzazione XRD, SEM ed EDX dei campioni sintetizzati.Dispense 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    Esami orali.

  • LABORATORIO

    Esami orali.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I

    - Tecniche di sintesi di film sottili.

    - Atomic Layer Deposition.

    - Epitassia da fasci molecolari: applicazioni e vantaggi.

    - Sol-gel: applicazioni alla sintesi di materiali in fvarie forme.

    - Conducibilità ionica e celle SOFCs.

    - Nanostrutture da fase vapore.

    - Materiali dielettrici: Proprietà e applicazioni.

    - Materiali Ferroelettrici.

    - Diffrazione di raggi X: analisi di fase, curve di rocking e figure polari.

    - Caratterizzazione morfologica dei materiali: microscopia a scansione elettronica.

    - Microanalisi di raggi X in dispersione di energia e di lunghezza d'onda.

  • LABORATORIO

    - Domande sulle relazioni di laboratorio relative alle esperienze di sintesi e caratterizzazione dei materiali sintetizzati.