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 conoscenza e comprensione del programma, la capacità di analisi e giudizio critico e la capacità di esporre l'argomento in modo formale e conciso usando un linguaggio scientifico appropriato.
In caso di esito positivo della prova, l'efficacia dell'esposizione orale, l'adeguatezza e la correttezza dei contenuti della presentazione verranno valutati dal docente assegnando un punteggio da 18 a 30 (e lode):

- 18-22: sufficiente;
- 23-26: discreto;
- 27-30: da buono a ottimo;
- 30 e lode: eccellente.

orale

Il/la docente ha il dovere di vigilare affinché siano rispettate le regole di autenticità e originalità delle prove d'esame. Di conseguenza, nei casi in cui vi sia il sospetto di un comportamento irregolare, l'esame può prevedere un ulteriore approfondimento, contestuale alla prova d'esame, che potrà essere realizzato anche in modalità differente rispetto alle modalità sopra riportate.

L'efficacia dell'esposizione orale, l'adeguatezza e la correttezza dei contenuti della presentazione verranno valutati dal docente assegnando un punteggio da 18 a 30 (e lode):

- 18-22: sufficiente;
- 23-26: discreto;
- 27-30: da buono a ottimo;
- 30 e lode: eccellente.

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.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale umano, salute, educazione" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile