CHIMICA FISICA DELLE NANOTECNOLOGIE
Anno accademico 2018/2019 - 1° annoCrediti: 7
SSD: CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Organizzazione didattica: 175 ore d'impegno totale, 116 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 24 di esercitazione
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
- Fornire allo studente le coordinate generali del campo delle nanotecnologie;
- Mettere lo studente in grado di utilizzare i concetti e le metodologie di nanostrutturazione;
- Mettere in grado lo studente di conoscere le informazioni ottenibili da tecniche di caratterizzazione su scala nanometrica;
- Mettere in grado lo studente di decidere la tecnica di nanostrutturazione in funzione delle proprietà desiderate;
- Mettere in grado lo studente di misurare e utilizzare proprietà di trasporto di carica in sistemi disordinati, inclusi sistemi molecolari e macromolecolari.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali.
Esercitazioni numeriche.
Esercitazioni di Laboratorio.
Prerequisiti richiesti
- Conoscenze di base di termodinamica
- Conoscenze di base di elettrologia
- Conoscenze di forze intermolecolari
Frequenza lezioni
E' richiesta la freqenza di almeno il 70 % delle lezioni, con particolare riferimento alle lezioni di esercitazioni (1 CFU) e alle lezioni di laboratorio (1 CFU), nonchè alle lezioni che forniscono le conoscenze di base applicate in sede di esercitazioni e di laboratorio.
Contenuti del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
| 1 | Introduzione alle Nanotecnologie | |
| 2 | Basi chimico-fisiche delle Nanostrutture - Risposta viscoelastica e tempi di rilassamento - Moduli di stress, viscosità e meccanismi di rilassamento su scala nanometrica e relazione di Maxwell - Processi di nucleazione e crescita in sistemi semicristallini - Processi di ordine locale in sistemi disordinati. | |
| 3 | Processi di trasporto di carica su scala nanometrica: Processi di rilassamento dielettrico in materiali molecolari e macromolecolari - Conduzione elettrica in polimeri e in sistemi disordinati - Misura di proprietà elettriche in sistemi disordinati - Trasporto di carica in sistemi coniugati. | |
| 4 | Metodi di nanostrutturazione: tecniche "top-down" e "bottom-up" - Metodologie di nanostrutturazione bidimensionali: superfici e film sottili - Metodologie tridimensionali: sistemi tipo opali e opali inversi - Processi di aggregazione di sistemi molecolari e macromolecolari. | |
| 5 | Tecniche di indagine strutturali su scala nanometrica: tecniche di diffrazione di fotoni e di neutroni - Tecniche di riflettività di raggi X. | |
| 6 | Microscopie a campo prossimo: principi di base e struttura dell'apparato di misura . Modi operativi: Scanning Tunneling Microscopy, Atomic Force Microscopy, Kelvin Probe e tecniche connesse; cenni di Force Spectroscopy. | |
| 7 | Nanotecnologie e Scienze della vita |
Testi di riferimento
1 : Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici
2 : Capitoli 2,3,5,7, e 9 da ''Soft Condensed Matter'', Richard A.L.Jones, Oxford University Press, 2011.
3 : Dispense del docente e Capitoli 3,4,5, 7 e 9 da ''Electrical Propertiesof Polymers'', T.Blythe and D.Bloor, Cambridge University Press, 2008.
4 : Dispense del docente e e articoli di review da giornali scientifici.
5 : Appunti da lezioni e review da giornali scientifici.
6 : Cap. 2 e 3 da Dynamic Force Spectroscopy and Molecular Recognition, ed. by A.R.Bizzarri and S.Cannistraro; CRC Press, 2012.
7 : Dispense del docente e e articoli di review da giornali scientifici.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | 1) Introduzione alle Nanotecnologie | Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici |
| 2 | 2) Basi chimico-fisiche delle Nanostrutture e delle relative tecniche di osservazione | Capitoli 2,3,5,7, e 9 da ''Soft Condensed Matter'', Richard A.L.Jones, Oxford University Press, 2011. Capitoli 3,4,7 e 9 da ''Electrical Propertiesof Polymers'', T.Blythe and D.Bloor, Cambridge University Press, 2008. |
| 3 | 3) Metodi di nanostrutturazione | Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici |
| 4 | 4) Microscopie a campo prossimo | Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici |
| 5 | 5) Nanotecnologie e Scienze della vita | Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici |
| 6 | 6) Principi di Nanoelettronica | Dispense dalle lezioni e articoli di review da giornali scientifici |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Colloquio orale.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Risposta viscoelastica di materiali.
Modelli di riorganizzazione su scala nanometrica.
Tecniche di Microscopia a Forza Atomica.
Tecniche di scattering di fotoni per la struttura nanometrica di solidi.
Metodologie di "chemical patterning".
Processi di nucleazione su scala nanometrica.
Processi di trasporto di carica su scala nanometrica.