SCC0193 - NANOMATERIALI

insegnamento

ID:

SCC0193

Durata (ore):

56

CFU:

SSD:

CHIMICA FISICA

Anno:

2025

Periodo di attività

Secondo Semestre (23/02/2026 - 12/06/2026)

Obiettivi Formativi

OBIETTIVI FORMATIVI Obiettivo del corso è fornire alla studentessa/studente conoscenze approfondite per la comprensione delle problematiche relative alle proprietà chimico-fisiche di sistemi su scala nanometrica od altamente organizzati (aggregati supramolecolari). RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI Il docente si aspetta che gli studenti/studentesse siano in grado di discutere in modo appropriato i sistemi nanostrutturati sia di natura inorganica che organica. In particolare dovranno essere in grado di discutere compiutamente le proprietà elettroniche, fotochimiche e fotofisiche dei sistemi studiati, e la loro dipendenza dalle dimensioni e dalla loro morfologia ed organizzazione. Il docente si aspetta inoltre che studenti e studentesse siano capaci di prevedere ed ipotizzare specifiche applicazioni dei sistemi studiati nelle moderne tecnologie. Riguardo la parte laboratoriale, gli studenti/studentesse saranno messi/e in grado di assemblare un dispositivo per la conversione di energia solare in corrente elettrica basato su sistemi nanostrutturati ibridi.

Prerequisiti

Fondamenti di termodinamica, meccanica quantistica e statistica (acquisiti nel triennio)

Metodi didattici

Convenzionale: l’insegnamento si basa su lezioni frontali che prevedono la proiezioni di diapositive. I laboratori hanno l’obiettivo didattico di avvicinare lo studente al mondo delle nanotecnologie. Sia per la pratica di laboratorio che per la stesura della relazione, gli studenti/studentesse lavoreranno in piccoli gruppi. L’obiettivo della relazione sarà quello di esercitare studenti/studentesse alla stesura di una relazione concisa ed esaustiva del loro lavoro. Studenti e studentesse saranno adeguatamente istruiti sia sulle procedure pratiche del laboratorio (dispense fornite dal docente) sia sugli aspetti della sicurezza. Per le esercitazioni virtuali, ogni studente/studentessa lavorerà individualmente. Obiettivo, in questo ambito sarà quello di introdurre studenti e studentesse ai metodi numerici per la previsione delle proprietà chimico fisiche dei sistemi presentati nelle lezioni frontali e la loro visualizzazione grafica.

Verifica Apprendimento

Esame scritto a risposta chiusa di circa 10 domande con relazione di laboratorio scritta che verrà discussa a voce. Si consiglia agli studenti di dare l'esame con gli altri membri del gruppo con cui si è fatta la relazione di laboratorio. Tempo previsto 1 h per l'esame scritto e 40 min per la discussione della relazione di laboratorio. Il docente valuterà: capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza; rigore e originalità argomentativo; capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato; profondità dell’analisi; qualità dell’esposizione. Riguardo la relazione di laboratorio sarà valutata la linearità ed efficacia della relazione, la discussione ragionata delle eventuali difficoltà incontrate nella realizzazione della esperienza.

Contenuti

Relazione fra dimensione e proprietà chimico fisiche dei solidi.(2 ore) Rilevanza delle superfici, e loro descrizione, in sistemi di dimensioni nanometriche.(2 ore) Misura dell’area superficiale, isoterme di Langmuir e BET.(2 ore) Stati di Bloch per sistemi cristallini. Approccio Tight Binding alla struttura elettronica dei solidi.(4 ore) Struttura a bande dei sistemi in una, due e tre dimensioni, punti quantici.(4 ore) Conduttori, semiconduttori ed isolanti. Cenni alla superconduttività (2 ore) Quantum size effects nei semiconduttori (approccio di Brus) e nei metalli (Surface Plasmons).(2 ore) Processi fotofisici e fotochimici in sistemi molecolari, (2 ore) Resa Quantica e cinetica di rilassamento di stati eccitati.(2 ore) Aggregati molecolari, organizzazione supramolecolare e stati elettronici.(2 ore) Sistemi eccitonici molecolari, aggregati di tipo J ed H. (2 ore) Processi FRET, approccio di Foerster. (4 ore) Presentazione di un argomento di interesse corrente (e.g. CNT, grafene, polimeri conduttori) (2 ore) La parte di laboratorio (obbligatoria), prevede l’assemblaggio di una cella fotovoltaica basata su semiconduttori nanostrutturati e coloranti organici (12 ore). Sono previste inoltre 12 ore di esercitazioni al computer (laboratorio virtuale in aula informatizzata).