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10589346 -
STRUTTURA DELLA MATERIA CON ELEMENTI DI MECCANICA QUANTISTICA E SIMULAZIONI ATOMISTICHE
(obiettivi)
Comprensione della inadeguatezza della meccanica classica, ed acquisizione dei postulati di base dellameccanica quantistica.
Applicazione dell’approccio quantistico a problemi specifici (e.g. l’oscillatore armonico). Comprensione di fenomeni puramente quantistici (e.g. effetto tunnel). Costruzione di basi
teoriche per la comprensione e l’utilizzazione di modelli quantistici per lo studio delle proprietà dei materiali.Applicazione dei metodi della meccanica quantistica ai cristalli. Comprensione di
modelli per la conducibilità, metalli, isolanti, semiconduttori.
L’obiettivo formativo del corso è di introdurre gli studenti alla teoria e alla pratica delle simulazioni atomistiche attraverso l’insegnamento dei vari aspetti di carattere multi-disciplinare inerenti a. L’insegnamento riguarderà aspetti fondamentali di meccanica statistica, con una introduzione generale, e dei metodi probabilistici e deterministici di campionamento dello spazio delle fasi correlati alla struttura atomistica dei sistemi e dei dispositivi tipici delle nanoscienze e della nanotecnologia. L’ultima parte del corso affronterà una introduzione ai modelli quantistici così da fornire allo studente una gamma sufficientemente vasta di modelli e di tecniche necessaria per interpretare e prevedere il comportamento di sistemi nano strutturati.
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SIMULAZIONI ATOMISTICHE
(obiettivi)
L’obiettivo formativo del corso è di introdurre gli studenti alla teoria e alla pratica delle simulazioni atomistiche attraverso l’insegnamento dei vari aspetti di carattere multi-disciplinare inerenti. L’insegnamento riguarderà aspetti fondamentali dei modelli classici e approfondimenti dei principali approcci quantistici. Attività di laboratorio ed esercitazioni saranno focalizzati sulle problematiche numeriche
connesse.
Risultati di apprendimento attesi:
Conoscenze e capacità di comprendere (I descrittore di Dublino)
Lo studente, al termine del Corso, sarà in possesso delle conoscenze di base riguardanti i principali metodi e modelli per studiare dal punto di vista modellistico e teorico le nano-strutture sulla base della loro composizione atomistica. Sarà quindi in grado di comprendere l'ambiente che lo circonda dal punto di vista della sua struttura, microscopica e macroscopica. Sarà inoltre consapevole delle molteplici relazioni con le altre materie e della necessità di un continuo aggiornamento sullo stato dell'arte, dovuto ai continui progressi della conoscenza e della tecnica.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (descrittore II)
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di comprendere la natura delle proprietà atomistiche delle nano-strutture e la loro relazione con quelle macroscopiche
Autonomia di giudizio (descrittore III)
Al termine del Corso lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica i limiti di applicazione delle varie tecniche e le possibili informazioni dasumibili dal loro uso.
Abilità comunicative (descrittore IV)
Al termine del Corso lo studente dovrà aver maturato una buona proprietà di linguaggio, specialmente per quanto attiene la terminologia scientifica specifica dell’insegnamento, in modo tale da saper comunicare in modo chiaro le proprie conoscenze e le proprie conclusioni a interlocutori esperti della materia e non.
Capacità di apprendere (descrittore V)
Al termine del Corso lo studente dovrà aver sviluppato una capacità di apprendimento tale da consentirgli di studiare ed approfondire gli aspetti atomistici delle nanostrutture. Inoltre le conoscenze e le abilità acquisite costituiranno una base solida su cui eventualmente approfondire ulteriormente la materia.
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ZOLLO GIUSEPPE
( programma)
1) Richiami di meccanica Lagrangiana e Hamiltoniana
Sistemi di N particelle e M gradi di libertà; coordinate generalizzate e momenti coniugati; spazio delle fasi: microstato e macrostato di un sistema; Lagrangiana di un sistema di N particelle e equazioni Lagrangiane del moto; Hamiltoniana di un sistema di N particelle e equazioni Hamiltoniane del moto.
2) Introduzione alla Meccanica Statistica
Grandezze fisiche macroscopiche; ensamble statistico; ipotesi di Gibbs (ergodica), funzione di distribuzione e densità dei microstati nello spazio delle fasi; considerazioni quantistiche sullo spazio delle fasi e quanto d’azione; misura statistica di una grandezza fisica; teorema di Liouville.
Ensamble microcanonico: funzione di distribuzione e funzione di partizione; definizione statistica dell’entropia e suo calcolo nell’ensamble microcanonico; equilibrio termico, meccanico, chimico e definizione statistica di temperatura, pressione, potenziale chimico; variabili intensive ed estensive statistiche e legame con le variabili termodinamiche; Ensamble canonico: funzione di distribuzione nell’ensamble canonico; densità di probabilità in energia e densità degli stati; funzione di partizione canonica; calcolo dell’entropia per un gas ideale nell’ensamble canonico; distribuzione di Maxwell e equipartizione. Ensamble grand-canonico: funzione di distribuzione; funzione di partizione per i casi classico e quantistico; grand potenziale; gas perfetto e calcolo del potenziale chimico; distribuzione di Bose-Einstein per i bosoni; distribuzione di Fermi-Dirac per i fermioni
3) Metodo Monte-Carlo in meccanica statistica
Integrazione Monte-Carlo; numeri casuali, pseudo-casuali e test di casualità; generatori di sequenze pseudo-casuali: generatore congruenziale lineare; campionamento d’importanza: metodo del rigetto e metodo di inversione; campionamento d’importanza in meccanica statistica; sequenze di Markov; algoritmo di Metropolis; aspetti tecnici dell’algoritmo di Metropolis: potenziali di interazione semplici a 2 corpi (potenziale di Lennard-Jones), condizioni al contorno periodiche, potenziale troncato e shift, unità ridotte, spostamento medio, moti di orientazione di molecole lineari e non lineari rigide; schema di Metropolis nell’ensamble canonico e regola di accettazione; Metropolis nell’ensamble microcanonico; schema di Metropolis nell’ensamble grand canonico e regole di accettazione per sottrazione/aggiunta di una particella.
4) Dinamica Molecolare classica
Introduzione e criteri d’inizializzazione; calcolo delle forze per potenziali di interazione a 2 corpi e condizioni al contorno periodiche; aspetti tecnici e lista dei vicini (lista di Verlet); integrazione delle equazioni del moto: algoritmo di Verlet e sue proprietà (algoritmi Hamiltoniani, conservazione dell’energia a breve e lungo termine, reversibilità); algoritmi alternativi di basso ordine: leap-frog, velocity-verlet, Beeman; algoritmi di ordine superiore: predictor-corrector; instabilità di Lyapunov. Osservabili. osservabili termodinamici: temperatura, terorema del Viriale e pressione, calore specifico a volume costante; conservazione dell’energia e correzione a lungo raggio; correzione per la pressione; osservabili strutturali: funzione di distribuzione radiale ed esempi per strutture solide (cristalline e amorfe), liquidi e gas. Diffusione e coefficiente di diffusione di specie diffondenti: equazioni di Green-Kubo; Dinamica molecolare nell’ensamble canonico: velocity rescaling e il problema delle fluttuazioni; termostato di Andersen; termostato di Nosè-Hoover: metodo della lagrangiana estesa, media temporale e media d’ensamble, equazioni del moto di Nosè-Hoover e loro interpretazione; limiti dell’algoritmo in presenza di più vincoli; termostato di Evans.
5) Potenziali classici
Procedura generale per la generazione della forma analitica di un potenziale di interazione; limiti dei potenziali classici a 2 corpi; il concetto di “potenziale a molti corpi”: densità e coordinazione; il problema della trasferibilità; formula generale dei potenziali a molti corpi: termini a molti corpi e forme funzionali alla Lennard-Jones a alla Morse; potenziali metallici e proprietà di invarianza; potenziali a molti corpi per semiconduttori e strutture organiche: potenziale di Stillinger-Weber; potenziali Force-Field per semiconduttori e strutture organiche; potenziali di Tersoff;: concetto del bond-order; parametri di Tersoff per il carbonio e il silicio.
6) Teoria quantistica dei sistemi a molti corpi
Breve richiamo di alcuni concetti di meccanica quantistica e teoria dei solidi; funzione d’onda ed equazione di Schrödinger per sistemi a molti corpi; approssimazioni frozen-core e Born-Oppenheimer (adiabatica); approssimazione di singolo elettrone e fattorizzazione della funzione d’onda elettronica; principio variazionale: stato fondamentale e principio di Rayleigh-Ritz; termine coulombiano di Hartree; principio di Pauli e determinante di Slater; equazione di Hartree-Fock e energia di “scambio”; il concetto di “correlazione”; dinamica molecolare tight-binding: metodo tight-binding: energia di “band-structure” e termine repulsivo; parametrizzazione e trasferibilità; diagonalizzazione della matrice hamiltoniana: autostati di singolo elettrone; teorema di Hellmann-Feynman e calcolo delle forze;
7) Cenni alla teoria del funzionale densità
La teoria del funzionale densità indipendente dal tempo: primo e secondo teorema di Hohenberg-Kohn; formulazione di Kohn-Sham e sistema associato di elettroni indipendenti; il funzionale di scambio-correlazione, approssimazione LDA e GGA.
Soluzioni dell’equazione di Kohn-Sham: le condizioni al contorno periodiche, sviluppo delle funzioni d’onda in onde piane; il concetto di pseudo-potenziale; auto-consistenza e algoritmi di minimizzazione; calcolo delle forze mediante il teorema di Hellmann-Feynman.
 I testi consigliati sono:
Materiale didattico e dispense a cura del docente distribuito durante le lezioni.
Per approfondimenti si consiglia:
1) Per il primo e il secondo capitolo: C. Kittel “Elementary Statistical Physics” John Wiley & Sons
2) per il terzo e il quarto capitolo Frenkel-Smit “Understanding Molecular Simulation”; Academic Press; Allen; Tildsley “Computer Simulation of Liquids”; Ed. Oxford Science;
3) per il quinto capitolo: F: Ercolessi “A molecular dynamics primer”
WWW: http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/
4) per il sesto e il settimo capitolo: M.P. Marder “ Condensed Matter Physics” (Cap. 6; 7; 8; 9) John Wiley & Sons. R. M. Martin “Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods”, Cambridge University Press.
(Date degli appelli d'esame)
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6
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FIS/01
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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1035441 -
INGEGNERIA DELLE SUPERFICI E DEI FILM SOTTILI E MATERIALI NANOSTRUTTURATI
(obiettivi)
Le lezioni si propongono di fornire allo studente solide basi di scienza
e tecnologia dei materiali, di offrire una panoramica sulle
problematiche di degrado fisico e chimico delle superfici e di
presentare le principali tecniche di modifica superficiale con e senza
apporto di materiale.
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INGEGNERIA DELLE SUPERFICI E DEI FILM SOTTILI
(obiettivi)
Le lezioni si propongono di fornire allo studente solide basi di scienza
e tecnologia dei materiali, di offrire una panoramica sulle
problematiche di degrado fisico e chimico delle superfici e di
presentare le principali tecniche di modifica superficiale con e senza
apporto di materiale.
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MARRA FRANCESCO
( programma)
Programma del corso
1. Richiami di scienza dei materiali:
Compositi nanostrutturati (Ceramici, Metallici, Polimerici)
2. Le superfici:
Chimica – fisica delle superfici
Energia superficiale
Tensione superficiale e bagnabilità
3. Il degrado chimico dei materiali (corrosione elettrochim. e ad alta T)
Forme di corrosione
Cinetiche base di ossidazione ad alta T
Altre forme di danneggiamento (UV, assorb. Acqua…)
Corrosione ad alta T
4. Il degrado fisico-meccanico dei materiali (usura)
Forme di usura, erosione: meccanismi, modelli, proprietà dei materiali
5. Tecnologie per la funzionalizzazione delle superfici (principi di funzionamento, elementi per modeling di processo, campi applicativi)
Tecniche con apporto di materiale
Rivestimenti spessi (plasma caldo, combustione, cold spray, PTA)
Metodi chimici/diffusivi (pack cementation)
Film sottili (PVD tutte e CVD varie)
Le tecniche sol-gel
Le tecniche senza apporto di materiale
Tecniche ioniche
Trattamenti laser (e cenni al laser cladding)
Trattamenti plasma
6. Elementi di modellizzazione e strumenti per la previsione delle prestazioni dei materiali
(FEM, CFD).
7. Modelli e tecniche di micro e nano-meccanica per la valutazione delle proprietà meccaniche di film e materiali massivi nanostrutturati
8. Esempi di applicazioni (materiali/tecnologie/principi)
BARRIER COATINGS (Diffusion barriers, Tensile strength/Impact strength,Flame retardancy, Fire protection, UV Protection)
SCRATCH AND WEAR RESISTANT COATINGS (Corrosion protection, Wear and tear protection, Scratch resistance)
CONDUCTIVE COATINGS (Insulation, fotovoltaico)
PHOTOCATALYTIC COATINGS
ANTI-BACTERIAL, ANTI-FOULING AND STAIN REPELLENT COATINGS (Antibacterial, Anti-fingerprint, Easy-to-Clean, Anti-Graffiti)
SELF-CLEANING COATINGS (Lotus-Effect)
ANTI-FOGGING COATINGSSMART AND RESPONSIVE COATINGS (Self-Healing, Self-Decontaminating Surfaces)
BIOACTIVE COATINGS (Biocompatibility, Biomimetics)
Dispense fornite dal docente tramite piattaforma e-learning
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6
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ING-IND/22
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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10589453 -
FABBRICAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI NANOSTRUTTURE
(obiettivi)
Conoscenza degli effetti della riduzione delle dimensioni fisiche (da 3D a 2D, 1D e 0D) sulle proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche dei materiali - Apprendimento di nuove metodiche sperimentali per la crescita di nanostrutture (PVD, CVD, MBE, SAM) attraverso studio della crescita di nano-strutture esemplari e per la loro caratterizzazione (microscopie, spettroscopie, diffrazione) - Nuove architetture su scala nanometrica, applicazioni attuali e in prospettiva - Nanostrutture e nuovi materiali a bassa dimensione per l’accumulo sostenibile dell'energia (idrogeno, metalli alcalini, etc.).
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MARIANI CARLO
( programma)
PDefinizione delle nanostrutture:
- dalle superfici alle nuove architetture atomiche e molecolari; sistemi bidimensionali (2D) e monodimensionali (1D) a confronto con i sistemi 3D;
- struttura cristallina dei sistemi 3D e nei cristalli 2D (sistemi bidimensionali esemplari); simmetrie ed operazioni di simmetria;
- processi di rilassamento, ricostruzione e transizioni di fase nella formazione di una superficie
Metodi di indagine strutturali in sistemi a bassa dimensione:
- tecniche di diffrazione (XRD, LEED, GIXD);
- tecniche di microscopia (AFM, STM, STS)
Processi di fabbricazione e di autoassemblaggio delle nanostrutture:
- processi di autoassemblaggio di molecole su superfici (SAM);
- metodi di preparazione delle superfici (“sputtering”, sfaldatura) e delle nanostrutture (deposizione in vuoto da fase vapore, PVD, di 'chemical vapour deposition', CVD, di fasci epitassiali molecolari, O-MBE);
- nanostrutture magnetiche, la magnetoresistenza gigante;
- nuove architetture atomiche e molecolari sulle superfici: nanostrutture di atomi e molecole ordinati su superfici vicinali o nanostrutturate;
- i fullereni, i nanotubi di carbonio (CNT) e il grafene (proprietà elettroniche, strutturali, crescita del grafene, modifica delle proprietà intrinseche del grafene, drogaggio, ...).
- esperienze di laboratorio con preparazione di SAM su superfici
Proprietà elettroniche delle nanostrutture:
- proprietà elettroniche delle nanostrutture e delle interfacce con le superfici; struttura elettronica e densità degli stati in sistemi 1D e 2D (studio di sistemi esemplari);
- spettroscopia di fotoemissione, principi e metodi sperimentali, nel campo UV e X (UPS ed XPS), spettroscopia Auger;
- applicazioni ed esempi, bande elettroniche
La Luce di Sincrotrone:
- introduzione all’emissione della radiazione di sincrotrone (LdS); anelli di accumulazione;
- funzionamento di una linea di luce e caratteristiche della LdS (scelta dell’energia, monocromatizzazione, polarizzazione, struttura temporale, coerenza, …);
- metodi di indagine sperimentali per le nanostrutture ed esempi, dalle tecniche di diffrazione e assorbimento X a quelle di visualizzazione in contrasto di fase, dalla fisica all’ingegneria, alla biologia, medicina, beni culturali e tecnologia
Applicazioni. Partecipazione a esperienze di laboratorio. Esempi di attività di laboratorio:
- esperienze di laboratorio con calibrazione e metodi di deposizione di nanostrutture;
- caratterizzazione strutturale;
- esperienze di laboratorio con caratterizzazione morfologica dei SAM.
- articoli scientifici riguardanti le tecniche sperimentali specifiche del laboratorio, forniti dai docenti di riferimento del laboratorio scelto
- dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
(Date degli appelli d'esame)
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6
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FIS/03
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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1018601 -
MICROSCOPIE E TECNICHE DI NANOCARATTERIZZAZIONE
(obiettivi)
Il corso fornisce all’allievo un adeguato supporto formativo relativamente alla fisica, alle caratteristiche e alle potenzialità delle diverse tecniche di microscopia (da quelle elettroniche a quelle di sonda), sia per esigenze di R&D che di processi industriali in cui si impieghino nanotecnologie o in cui comunque si richieda la conoscenza di informazioni e proprietà fino alla scala atomica. Durante il corso vengono anche fornite adeguate informazioni di base sulle principali tecniche di spettroscopia (basate sull’interazione radiazione-materia), in grado di completare la caratterizzazione di un materiale/sistema sulla nanoscala.
In via generale, il corso ha l’obiettivo di fornire al laureato magistrale in ingegneria delle nanotecnologie le necessarie conoscenze per consentirgli la scelta delle tecniche e delle metodologie di nanocaratterizzazione ottimali all’interno dei processi e procedure che sarà chiamato a definire/progettare/fruire nell’ambito del suo profilo professionale.
Il corso si prefigge di fornire gli elementi essenziali di ottica elettronica in grado di consentire allo studente di approcciarsi alle diverse tecniche di microscopia elettronica sia a scansione che in trasmissione. Vengono forniti gli elementi fisici alla base del contrasto per consentire la corretta interpretazione dei risultati. Vengono descritte le tecniche spettroscopiche alla base delle più diffuse metodologie analitiche. Il corso è completato da una panoramica sulle tecniche complementari, sulla microscopia ionica e sulle metodologie di preparazione dei campioni in modo da consentire allo studente la familiarità necessaria ad utilizzare queste metodologie in un contesto operativo. Il corso fornisce anche agli studenti gli elementi essenziali di microscopia a scansione di sonda, microscopia a forza atomica, microscopia ad effetto tunnel, e microscopia ottica in campo vicino. Vengono forniti elementi essenziali di tecniche basate su tali microscopie per la caratterizzazione di proprietà chimiche, strutturali, meccaniche, magnetiche, elettriche e termiche su scala nanometrica, con l’obiettivo di consentire allo studente la selezione di specifiche tecniche in base a specifici contesti applicativi.
Gli obiettivi formativi sono espressi in termini di Descrittori di Dublino in grado di descrivere le conoscenze acquisite dallo studente le capacità di applicazione e la crescita in termini d capacità critica, di comunicazione e di approfondimento.
Relativamente alla conoscenza acquisita ed all’ incremento della capacità di comprensione, il corso fornisce elementi in grado di rafforzare le conoscenze nel settore delle metodologie di indagine a micro- e nano-scala, in particolare sulle tecniche ottiche basate su elettroni e ioni e sulle tecniche a scansione di sonda mettendo lo studente in grado di elaborare o applicare idee originali e di inserirsi in un contesto di tecnologie avanzate e nell’ ambito della ricerca tecnologica.
Relativamente alla capacità di applicare la conoscenza acquisita e la comprensione dei fenomeni connessi, le conoscenze acquisite forniscono allo studente gli strumenti operativi per affrontare e risolvere problemi nuovi e non familiari inerenti gli aspetti micro e nano strutturali delle nanotecnologie, anche quando inseriti in contesti ampi e interdisciplinari inerenti anche campi culturali contigui.
Relativamente alla autonomia di giudizio, il corso fornisce gli elementi scientifici alla base delle tecnologie di indagine per cui lo studente diviene autonomo nella interpretazione dei dati sperimentali ed in grado di formulare un giudizio autonomo e non preconcetto sulle problematiche in esame. Il corso fornisce gli elementi necessari ad integrare le conoscenze acquisite in contesti più ampi al fine di interpretare e governare situazioni complesse e fornire giudizi ed interpretazioni anche in caso di informazioni parziali o incomplete, tenendo anche conto degli spetti etici e sociali connessi.
Relativamente alla capacità di comunicare quanto si è appreso, il corso fornisce gli elementi sia semantici e di terminologia che concettuali in grado di consentire allo studente una proficua interazione, sia sulle tematiche stesse che sulle metodologie coinvolte, sia con gli specialisti del settore nell’ ambito di problematiche professionali che con soggetti non professionali nell’ ambito di interlocuzioni in cui le competenze specifiche dello studente siano basilari.
Per quanto concerne la capacità di proseguire in maniera autonoma la propria formazione e specializzazione, il corso fornisce allo studente i principali strumenti interpretativi di successive letture ed esperienze in grado di consentire un proficuo ampliamento e focalizzazione delle competenze acquisite.
Queste ultime possono essere così declinate:
• conoscere le principali tecniche per la caratterizzazione livello nanometrico delle proprietà fisiche, chimiche e funzionali; in particolare le competenze acquisite riguarderanno le tecniche di:
o microscopia elettronica per l’analisi morfo logica dei materiali fino alla scala atomica;
o diffrazione per l’analisi strutturale dei materiali;
o microscopia di sonda per l’analisi morfologica e per lo studio delle proprietà fisico-chimiche e di quelle funzionali fino alla scala nanometrica;
o spettroscopia applicate allo studio delle proprietà funzionali dei materiali
• comprendere i diversi meccanismi di interazione radiazione-materia ai fini del loro impiego nella caratterizzazione;
• saper impostare un problema di caratterizzazione dalla meso- alla nanoscala, individuando le tecniche da utilizzare in rapporto anche al rapporto costi/benefici;
• saper valutare i risultati conseguiti anche per la definizione di nuove procedure metrologiche;
• saper lavorare in gruppo.
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ROSSI MARCO
( programma)
Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM): Principi generali di funzionamento, ottica elettronica, interazione elettroni-materia; osservazioni in condizioni di contrasto di ampiezza e di fase; illustrazione delle principali tecniche di microscopia elettronica; criteri per la preparazione dei campioni; applicazioni in campo industriale, biotec ed elettronico.
Diffrazione Elettronica (ED) e a raggi-X (XRD): Elementi fondamentali di cristallografia; principi generali difunzionamento delle tecniche diffrattive; illustrazione delle principali tecniche di diffrazione elettronica e a raggi-X; interpretazione degli spettri di diffrazione: informazioni contenute; applicazioni e criteri di scelta della tecnica in funzione del problema strutturale da risolvere.
Microscopia Elettronica a Scansione (SEM): Principi di funzionamento, interazione elettroni materia erivelazione dei segnali, generazione dell’immagine, interpretazioni delle immagini associate ai segnali rivelati, criteri per la preparazione dei campioni; applicazioni.
Microscopie di sonda a scansione (SPM): Architettura generale di un sistema di microscopia a sonda; la microscopia ad effetto tunnel (STM) e tecniche spettroscopiche ad essa collegate per la caratterizzazione elettronica dei materiali; la microscopia a scansione di forza (AFM) e le differenti tecniche di imaging (in contatto, tapping-mode, di fase, ecc); altre microscopie a sonda e loro applicazioni a particolari analisi quantitative e qualitative.
Microanalisi a Dispersione di Energia (EDS): Principi di funzionamento; analisi qualitative; analisi quantitative; validazione statistica delle misure quantitative; tecniche e software per l’analisi di omogeneità del campione, di particelle, di elementi in tracce, di elementi leggeri e di rivestimenti; uso della tecnica in un TEM e in SEM; applicazioni.
Analisi di Immagine: Tecniche di acquisizione, intensificazione e filtraggio delle immagini, al fine di identificare e quantificare la nanomicrostruttura tramite l’individuazione di bordi, tessiture,isolivelli, separazione morfologico-compositiva di oggetti; descrittori di forma, periodicità, analisi FFT, indice frattale.
Tecniche spettroscopiche: fotoni (fotoluminescenza, catodoluminecenza, spettroscopia Raman), con gli elettroni (EELS), con fasci ionici; applicazioni.Case studies: Esempi di applicazione delle diverse tecniche di nanocaratterizzazione a casi reali di interesse tecnologico.
- Materiale didattico distribuito dal docente.
- Handbook of microscopy for nanotechnology, Kluwer Academic Publishers.
- Transmission Electron Microscopy - David B. Williams e C. Barry Carter, Springer Verlag (2009)
(Date degli appelli d'esame)
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9
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FIS/01
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90
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
Gruppo opzionale:
12 CFU a scelta (ITA) - (visualizza)
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12
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1042012 -
Optics
(obiettivi)
Il corso ha come obiettivo di introdurre alla fisica della luce e delle onde elettromagnetiche e alla loro applicazione tecnologica. Partendo dalle equazioni di Maxwell, il corso introduce le onde elettromagnetiche e le loro soluzioni in termini di onde piane o sferiche. Particolare attenzione è data all’interpretazione dell’indice di rifrazione in chiave microscopica, come interazione attiva e reattiva dei dipoli di polarizzazione con il campo elettromagnetico. Questo approccio ha come obiettivo di spiegare il rallentamento della luce nei mezzi, dando gli strumenti culturali per comprendere tutti gli effetti lineari e nonlineari di interazione tra la luce e i materiali.
Il corso quindi analizzerà la riflessione e rifrazione della luce e tutti i fenomeni associati, parte fondamentale per la comprensione sia di come agiscono i diversi dispositivi ottici attualmente utilizzati (specchi, lenti, sistemi ottici complessi, fibre ottiche). Il corso introduce alle problematiche legate ai pannelli solari e alla conversione dell’energia solare. Gli aspetti ondosi della luce saranno analizzati sia relativamente all’interferenza e ai risonatori ottici, sia relativamente alla diffrazione, introducendo il principio di Huygens-Fresnel e le sue applicazioni in campo vicino e in campo lontano. Questi studi permetteranno di introdurre i concetti base della nano-ottica e le tecniche di simulazione associate.
La parte finale del corso introdurrà ai materiali nonlineari e ai fenomeni associati. Sarà discussa l’ottica nonlineare del secondo e del terzo ordine. Particolare attenzione sarà rivolta ai fenomeni del secondo ordine sia di natura catalitica (generazione di seconda armonica e generazione di armonica differenza) sia di natura rifrattiva (effetto Kerr e fotorifrattività). Sfruttando le nonlinearità fotorifrattive sarà mostrato come possono essere prodotti circuiti neuromorfi la cui risposta ha un comportamento simile ai neuroni biologici. Tali circuiti neurali sono in grado di riconoscere informazioni codificate otticamente (machine learning) e memorizzarle (memorie RAM e ROM). I circuiti neuromorfi sono gli elementi base per costruire una Intelligenza Artificiale Fotonica hardware.
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6
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FIS/01
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60
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Attività formative affini ed integrative
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ENG |
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10589161 -
PRINCIPLES OF BIOCHEMICAL ENGINEERING
(obiettivi)
Il corso fornisce allo studente gli strumenti qualitativi e quantitativi per la comprensione dei processi subcellulari e/o coinvolgenti microorganismi. Inoltrefornisce le basi biochimiche e cinetiche necessarie per la caratterizzazione dei processi enzimatici, di regolazione genetica e di crescita di microorganismi e di linee cellulari e la loro descrizione quantitativa
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6
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ING-IND/24
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60
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Attività formative affini ed integrative
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ENG |
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