ANALYSIS AND SYNTHESIS TECHNIQUES FOR FUNCTIONAL SURFACES AND NANOSTRUCTURES

Il corso è rivolto agli studenti del dottorato di ricerca in Bio e Nanomateriali e si svolge nel primo semestre. Lo scopo è fornire informazioni sulla sintesi controllabile e sulla caratterizzazione dei nanomateriali. Verranno presi in considerazione diversi tipi di nanomateriali confinati quantistici, 0D, 1D, 2D. Verrà discussa la caratterizzazione rispetto alla struttura cristallina, alla composizione chimica, agli stati elettronici, alla morfologia, alla fase, ecc.

Lo scopo del corso è quello di fornire una descrizione di base di cinque tecniche di analisi delle superfici, insieme ad alcune applicazioni: microscopia a forza atomica (AFM), spettrometria di retrodiffusione di Rutherford (RBS), spettroscopia di assorbimento di raggi X (XANES, EXAFS), spettroscopia X Spettroscopia fotoelettronica a raggi (XPS) alias Spettroscopia elettronica per analisi chimiche (ESCA), Spettroscopia elettronica Auger (AES). L’analisi fisico-chimica delle superfici è fondamentale per comprendere come i materiali interagiscono con l’ambiente circostante. Le tecniche analitiche di superficie forniscono gli strumenti per esplorare la fisica e la chimica della superficie e del sottosuolo dei materiali solidi. L'obiettivo principale del corso è portare gli studenti a scegliere correttamente una tecnica di caratterizzazione superficiale a seconda delle domande scientifiche a cui devono dare risposta.
L'obiettivo specifico della seconda parte del corso è la corretta applicazione delle tecniche presentate nella prima parte ad un campo specifico delle nanotecnologie, ovvero la conversione dell'energia. Gli studenti dovranno essere in grado di correlare le proprietà strutturali, morfologiche e compositive alle caratteristiche funzionali delle diverse nanostrutture.

Le conoscenze di base della fisica dello stato solido, della scienza dei materiali, della chimica fisica e della chimica inorganica costituiscono il prerequisito per frequentare il corso.

Gli studenti apprenderanno i principi base di alcune tecniche di analisi superficiale, le informazioni fisiche e chimiche che tali tecniche possono fornire, la strumentazione necessaria. Il corso sarà illustrato da numerosi esempi di applicazione di queste tecniche di analisi a superfici di diversi materiali solidi: vetri, metalli, ceramiche, materiali nanostrutturati, ecc.
La seconda parte del corso mira a presentare le potenzialità dei diversi nanomateriali nel campo specifico della raccolta e conversione dell'energia. Vengono considerati diversi tipi di nanomateriali, legati ai diversi processi da ottimizzare, ovvero assorbimento della luce, creazione/dissociazione di eccitoni, trasporto e raccolta di carica. Gli esempi includono punti quantici, nanofili semiconduttori, sistemi plasmonici e strutture gerarchiche.
Nella seconda parte verranno forniti ampi esempi di applicazione dei concetti illustrati nella prima parte del corso.

Tutto il materiale necessario verrà fornito a lezione.

The assessment method is based on presentations/oral exam
The assessment method is based on presentations/oral exam

orale

Il corso si svolgerà nelle aule didattiche. L'attività in classe degli studenti è altamente incoraggiata. Per superare il corso è necessaria almeno l'80% della frequenza.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile