ANALYSIS AND SYNTHESIS TECHNIQUES FOR FUNCTIONAL SURFACES AND NANOSTRUCTURES

L’insegnamento è una delle attività formative del corso di dottorato in Scienza e Tecnologia dei Bio e Nanomateriali, e consente agli/alle studenti di acquisire la conoscenza e la comprensione dei principali concetti relativi all'analisi delle superfici dei materiali solidi, condotte con alcune tecniche di analisi denominate "fisiche". La seconda parte del corso presentera' un esempio specifico di applicazione delle tecniche illustrate nella prima parte.

L'obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire una descrizione di base di cinque tecniche di analisi delle superfici, unitamente ad alcune loro applicazioni: spettrometria di massa di ioni secondari (SIMS), spettrometria di retrodiffusione di Rutherford (RBS), emissione di raggi X indotta da particelle (PIXE), spettroscopia di fotoelettroni indotti da raggi X (XPS) ovvero spettroscopia di elettroni per analisi chimiche (ESCA), spettroscopia di elettroni Auger (AES). L'analisi fisica e chimica delle superfici è fondamentale per comprendere come i materiali interagiscono con l'ambiente circostante. Le tecniche di analisi di superficie forniscono gli strumenti per esplorare la fisica e la chimica della superficie dei materiali solidi. L'obiettivo principale del corso è indurre gli studenti a scegliere correttamente una tecnica di caratterizzazione superficiale in base alle domande scientifiche a cui devono rispondere.
L'obiettivo specifico della seconda parte del corso e' la corretta applicazione delle tecniche apprese nella prima parte ad uno specifico settore della nanotecnologia, quale la conversione energetica. Gli studenti dovranno essere in grado di correlare le proprieta' strutturali, morfologiche e composizionali con le funzionalita' offerte da differenti strutture.

Conoscenze di base di Fisica, di Chimica, di teoria degli errori.

Gli studenti apprenderanno i principi di base di alcune tecniche di analisi disuperficie, le informazioni fisiche e chimiche che queste tecniche possono fornire, la strumentazione necessaria. Il corso sarà illustrato da vari esempi di applicazione di queste tecniche di analisi a superficie a materiali solidi di natura diversa: vetri, metalli, ceramica, materiali nanostrutturati, ecc.
La seconda parte del corso presentera' il potenziale offerto da differenti nanomateriali nel campo specifico della conversione di energia. Saranno presentati differenti tipi di nanomateriali e differenti processi da ottimizzare, quali l'assorbimento della luce, la creazione/dissociazione eccitonica, il trasporto e la raccolta di carica. Gli esempi includono quantum dot, nanowire semiconduttori, sistemi plasmonici e strutture gerarchiche.
Nella seconda parte del corso sara' data ampia applicazione dei concetti appresi nella prima parte.

Tutto il materiale necessario sarà fornito in classe.

L'esame finale consisterà in un questionario con una quindicina di domande a risposta multipla.

L’insegnamento è interamente organizzato in lezioni frontali.

Inglese

scritto

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