LABORATORIO DI CHIMICA FISICA DEI MATERIALI

Anno accademico 2025/2026 - Docente: NUNZIO TUCCITTO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso ha come principale obiettivo formativo lo sviluppo di conoscenze nel campo della chimica fisica sperimentale applicata alla scienza dei materiali. Il percorso formativo si sviluppa in tre moduli: Simulare, Assemblare e Valutare. Durante il primo modulo “Simulare” si apprendono i concetti chiave dei metodi di risoluzione numerica delle equazioni governanti i processi tipici della chimica dei materiali. Durante il secondo “Assemblare” si apprendono le metodologie per l’acquisizione dei dati da dispositivi opto-elettronici a base di materiali funzionali. Durante il terzo modulo “Valutare” si  affrontano le problematiche derivanti dalla gestione dei “big-data” in ambito scientifico, con particolare riferimento alla chimica dei materiali.

In particolare:

  • Conoscenza e capacità di comprensione: Acquisire conoscenze pratiche su metodologie di analisi dei materiali e dei processi chimico fisici che ne provocano le modifiche strutturali e funzionali
  • Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Capacità di applicare quanto appreso durante le lezioni frontali in esperimenti svolti nel corso del laboratorio.
  • Autonomia di giudizio: Gli studenti imparano a valutare in modo obiettivo quanto appreso durante le lezioni e le attività di laboratorio
  • Abilità comunicative: Gli studenti acquisiscono abilità comunicative che si sviluppano sia durante le lezioni e le attività di laboratorio, grazie ad una continua interlocuzione verbale con il docente, che durante l'esame orale.
  • Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento vengono valutate tramite l'esame orale e le relazioni di laboratorio che costituiscono parte importante del corso.


Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.


D2: CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE


  Lo studente alla fine del corso sarà in grado di risolvere problemi inerenti la Chimica Fisica dei Materiali e sviluppare progetti scientifici e/o tecnico applicativi. 


Lo studente alla fine del corso sarà in grado di impiegare attrezzature complesse di misura ed analisi per la caratterizzazione dei materiali


Lo studente alla fine del corso sarà in grado di utilizzare le competenze operative acquisite per le diverse esigenze professionali e di ricerca nel settore dei materiali




D3: AUTONOMIA DI GIUDIZIO



Al termine del corso, lo studente sarà in grado di scegliere le tecniche di indagine più adeguate in relazione al tipo di problema sperimentale nell'ambito dei materiali da affrontare e di valutarne i limiti.


Al temine del corso lo studente sarà in grado di trasferire criticamente le competenze metodologiche acquisite a differenti contesti operativi e tematiche di ricerca, identificando autonomamente gli approcci più idonei in relazione alla specificità dei problemi dei materiali


Lo studente sarà in grado di reperire analizzare informazioni di database open access, letteratura scientifica, etc.



Lo studente sarà in grado di progettare l'attività sperimentale valutandone tempi e modalità, giudicare in modo autonomo il risultato ottenuto e quantificarlo. 


Durante le attività di laboratorio e/o le esercitazioni lo studente acquisirà la capacità di lavorare in gruppo.


 


D4: ABILITÀ COMUNICATIVE




Al termine del corso lo studente sarà in grado di argomentare e sostenere questioni scientifiche sulla Chimica Fisica dei Materiali in contesti specialistici e divulgativi


Lo studente acquisirà abilità comunicative utili per partecipare o coordinare progetti e gruppi multidisciplinari nell'ambito della ricerca chimica


Alla fine del corso lo studente sarà in grado di lavorare autonomamente gestendo tempi, risorse e adattandosi a nuovi contesti  


Durante l’attività di laboratorio, lo studente dovrà imparare ad interagire con i colleghi, pianificare e gestire i tempi necessari per realizzare l’esperienza di laboratorio, lavorare sia in gruppo che in autonomia adattandosi ai diversi contesti.




D5: CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO


Lo studente alla fine del corso sarà in grado di individuare e consultare in modo efficace la letteratura scientifica, le banche dati specializzate e le risorse online per ottenere informazioni in merito alla Chimica Fisica dei Materiali.


Lo studente alla fine del corso sarà in grado di saper affrontare nuovi studi, tematiche scientifiche emergenti e problematiche professionali in diversi contesti lavorativi


Al termine del corso lo studente sarà in grado gestire problematiche complesse anche di natura interdisciplinare


Al termine del corso lo studente sarà in grado di reperire e valutare informazioni per formulare e argomentare soluzioni in ambiti specialistici e divulgativi

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso è strutturato in due sezioni. Una parte di lezioni frontali da seguire in aula ed una seconda parte di attività sperimentali di laboratorio

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

Il corso ha l’obiettivo di offrire allo studente conoscenze specifiche nel campo della scienza dei materiali con particolare riferimento alle attività di laboratorio.
A tale scopo sono richieste competenze tecnico/pratiche relative alle attività di laboratorio chimico. Sono, inoltre, ritenute indispensabili conoscenze relative alle norme di sicurezza da seguire in laboratorio e le norme di buona pratica sperimentale.

Frequenza lezioni

Come da regolamento di Ateneo

Contenuti del corso

Sezione 1° Simulare (Modelling)

 

Obiettivi Formativi

Conoscere

  • Apprendere i concetti chiave dei metodi di risoluzione numerica delle equazioni governanti i processi tipici della chimica dei materiali

  • Prendere dimestichezza pratica/applicativa coi metodi di simulazione Montecarlo, coarse-grained, ecc.

Fare

(in comfort-zone)

  • Modelling di fenomeni di diffusione, decomposizione spinodale, nucleazione e crescita

  • Simulazione di cinetiche di reazione complesse

  • Fitting “ragionato” di dati di stress/strain di materiali con proprietà viscoelastiche

Applicare

(in contesti “ignoti”)

  • Programmazione di un semplice algoritmo di risoluzione numerica di integrali e derivate

  • Applicare l’approccio Montecarlo per la simulazione di processi di Random Sequential Adsorption


Sezione 2° Assemblare (Dispositivi)

 

Obiettivi Formativi

Conoscere

  • Apprende le metodologie per l’acquisizione dei dati da dispositivi opto-elettronici attivi a base di materiali funzionali

Fare

(in comfort-zone)

  • Sintesi e deposizione di polimeri conduttivi

  • Deposizione di microeletrodi e connessione ai materiali funzionali  

Applicare

(in contesti “ignoti”)

  • Setting-up di stazioni per l’acquisizione di dati da analogici/digitali

  • Realizzazione di un dispositivo per il sensing di vapori di COV

Sezione 3° Valutare (Data-treatment)

 

Obiettivi Formativi

Conoscere

  • Concepire il concetto di “Big-data”. Comprendere le problematiche derivanti dalla loro gestione in ambito scientifico, con particolare riferimento alla chimica dei materiali

Fare

(in comfort-zone)

  • Analisi critica e valutazione delle metodologie di trattamento dati in precisi casi studio

Applicare

(in contesti "ignoti”)

  • Capacità di gestire “Big-data”. Progettare e realizzare un piano di trattamento dati idoneo

Testi di riferimento

Materiale didattico fornito su Studium

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Risoluzione numerica delle equazioni governanti i processi tipici della chimica dei materialiNumerical Solution of Ordinary Differential Equations Author(s):Kendall E. Atkinson, Weimin Han, David Stewart First published:27 January 2009 Print ISBN:9780470042946 |Online ISBN:9781118164495 |DOI:10.1002/9781118164495 Copyright © 2009 John Wiley & Son
2Simulazione di cinetiche di reazione complesseChemical Kinetics From Molecular Structure to Chemical Reactivity 2nd Author: Luis Arnaut eBook ISBN: 9780444640406 Paperback ISBN: 9780444640390
3Sintesi e deposizione di polimeri conduttiviMateriale didattico fornito su Teams
4Deposizione di microeletrodi e connessione ai materiali funzionali  Materiale didattico fornito su Teams
5Analisi critica e valutazione delle metodologie di trattamento dati in precisi casi studioQuality assurance of chemical measurements John K. Taylor Analytical Chemistry 1981 53 (14), 1588A-1596A DOI: 10.1021/ac00237a001
6Capacità di gestire “Big-data”. Progettare e realizzare un piano di trattamento dati idoneoRodrigues, J.F., Florea, L., de Oliveira, M.C.F. et al. Big data and machine learning for materials science. Discov Mater 1, 12 (2021). https://doi.org/10.1007/s43939-021-00012-0

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale

La votazione è espressa in trentesimi secondo il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza e comprensione argomento: significative carenze e imprecisioni

Capacità di analisi e sintesi: irrilevanti, frequenti generalizzazioni

Utilizzo di riferimenti: completamente inappropriato

18-20

Conoscenza e comprensione argomento: molto modesto, imperfezioni evidenti

Capacità di analisi e sintesi: appena sufficienti

Utilizzo di riferimenti: appena appropriato

21-23

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza poco più che sufficiente

Capacità di analisi e sintesi: discreta capacità di analisi e sintesi, argomenta in modo logico e

coerente

Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard

24-26

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza buona

Capacità di analisi e sintesi: ha buone capacità di analisi e di sintesi, gli argomenti sono esposti

coerentemente

Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard

27-29

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza più che buona

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi

Utilizzo di riferimenti: ha approfondito gli argomenti

30-30 e lode

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza ottima

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi.

Utilizzo di riferimenti: significativi approfondimenti.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Quale metodo di risoluzione utilizzerebbe per il calcolo numerico della derivata prima?

Come vengono depositati i polimeri conduttivi?