CUSTOMIZING LUMINESCENT INORGANIC MATERIALS: FROM DESIGN TO APPLICATION

L'insegnamento è incluso tra le attività formative complementari per il Corso di Dottorato in Sustainable Chemistry 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. Inoltre, le sfide legate alla sostenibilità nel campo dei (nano-)fosfori saranno discusse in termini di nuovi approcci sintetici eco-friendly a basso impatto ambientale e sistemi energy-saving volti a identificare soluzioni per l’efficientamento energetico.
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 e alle sfide concernenti la transizione verso sintesi chimiche sostenibili. 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 energy-saving 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. Procedure di sintesi convenzionali e le sfide della sostenibilità.
- 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

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Economia circolare, innovazione, lavoro" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile