CUSTOMIZING LUMINESCENT INORGANIC MATERIALS: FROM DESIGN TO APPLICATION

L'insegnamento è incluso tra le attività formative complementari per il Corso di Dottorato di Scienza e Tecnologia per i Bio e Nanomateriali che consentono allo studente di approfondire, sia dal punto di vista teorico sia dal punto di vista sperimentale, tematiche scientifiche nell’ambito della chimica-fisica, la scienza ed ingegneria dei (nano-)materiali.
L’insegnamento ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali sui processi di luminescenza coinvolti in materiali ottici come fosfori, sensori luminescenti, bio-probes e devices per progettare materiali luminescenti su misura per specifiche applicazioni.
Verrà introdotta una panoramica su materiali inorganici luminescenti quali i sistemi costituiti da isolanti drogati con ioni luminescenti, materiali caratterizzati da luminescenza persistente e quantum dots. Particolare attenzione verrà data alle strategie utilizzate per superare i limiti dei più importanti fosfori utilizzati in diverse applicazioni. In quest’ottica, gli studenti acquisiranno conoscenze sui fenomeni ottici delle principali famiglie di elementi luminescenti (metalli di transizione, lantanidi e metalli di post transizione), sul ruolo della struttura elettronica delle matrici ospitanti i centri luminescenti e l’ingegnerizzazione della gap, sui parametri fondamentali per valutare le performance di un materiale inorganico luminescente (e.g. efficienza quantica) e su fosfori per LED.
I concetti e gli strumenti introdotti daranno l'opportunità di discutere la progettazione di nuovi materiali luminescenti per applicazioni avanzate.

Al termine di questo corso gli studenti saranno in grado di:
- comprendere e identificare le caratteristiche chiave dell'attuale stato dell'arte sui (nano-)materiali luminescenti e comprendere i principali processi luminescenti coinvolti per progettare materiali per una specifica applicazione;
- analizzare criticamente la letteratura sui (nano)materiali luminescenti;
- utilizzare i concetti e i modelli appresi durante il corso nella valutazione delle prestazioni di un (nano-)materiale luminescente;
- utilizzare la terminologia e i simboli scientifici appropriati appresi durante il corso;
- applicare le nozioni acquisite ad argomenti di ricerca di interesse nell'ambito del loro percorso di dottorato.

Conoscenze di base di chimica inorganica, spettroscopia, scienza dei materiali e nanomateriali.

- Principi di luminescenza: Background teorico.
- Centri luminescenti e transizioni elettroniche: ioni lantanoidi, metalli di transizione, metalli di post transizione e difetti.
- Composti host: edge di assorbimento per transizioni dirette e indirette, eccitone, stima dell’energia di bandgap e bandgap engineering.
- Processi di luminescenza: luminescenza classica, processi non-lineari di upconversion, luminescenza persistente e meccanismi di energy transfer.
- Fosfori, materiali a luminescenza persistente, quantum dots e nanocristalli di perovskite a base di alogenuri metallici.
- Meccanismi di quenching (quenching da concentrazione e quenching termico) per pc-LEDs.
- Dal design all’applicazione: sonde per il bio-imaging (bio-windows), termometri ottici, LED a luce bianca a base di fosfori, (nano-)materiali luminescenti sensibili agli stimoli (sensori di pressione, meccanoluminescenza, scintillatori) e nuove applicazioni.

Tutto il materiale necessario sarà fornito in classe.

La valutazione dell'apprendimento avviene mediante una breve presentazione orale (slides Power Point). L'obiettivo dell'esame consiste nel verificare e valutare la capacità dello/della studente/studentessa di includere almeno un contenuto del corso nel proprio attuale progetto di ricerca di dottorato. Lo/a studente/studentessa deve dimostrare un pensiero critico e la capacità di esporre l'argomento in modo formale e conciso usando un linguaggio scientifico appropriato.

L'insegnamento è organizzato in lezioni frontali teoriche in aula e sessioni sperimentali per introdurre gli studenti ai set-up sperimentali per analisi di fotoluminescenza. Durante le lezioni verranno utilizzate presentazioni in PowerPoint. Il materiale didattico verrà condiviso con gli studenti.

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it.

orale