Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- conoscere una panoramica utile a comprendere lo stato dell'arte, ed i potenziali sviluppi, nel campo delle nanotecnologie molecolari. (1° descrittore di Dublino)
-padroneggiare gli strumenti necessari, scegliere le tecniche sperimentali più idonee e saperle applicare a problematiche rilevanti le nanotecnologie molecolari. (2° descrittore di Dublino)
- saper giudicare le tecniche sperimentali più idonee, anche in termini di accuratezza e sensibilità, rilevanti le nanotecnologie molecolari. (3° descrittore di Dublino)
- produrre una relazione scritta, in lingua italiana o inglese, che riporti in maniera analitica e critica i risultati di una semplice serie di esperienze. Sapere trattare oralmente i medesimi temi. (4° descrittore di Dublino)
- Apprendere come condurre gli esperimenti in autonomia. (5° descrittore di Dublino)
Prerequisiti
Nessuno
Contenuti dell'insegnamento
Questo corso sarà incentrato sugli aspetti fisici, e delle tecniche di produzione e di caratterizzazione delle nanostrutture molecolari.
Si tratterano in dettaglio I seguenti argomenti:
•Presentazione corso. Introduzione alle nanotecnologie molecolari, con esempi dal self assembly e nanomedicina (vaccini), ma anche i casi di Schon e Bellavia
•Proprietà meccaniche della soft matter (esempio significativo: smart wormlike micelles)
•Transizioni di fase e dintorni (gas debolmente interagente, viriale, costruzione di Maxwell, spinodale, demixing, dewetting, transizione vetrosa, cristalli liquidi)
•Diffusione Browniana, Fluctuation-Dissipation, Relazioni di Stokes Einstein Generalizzate (GSER) Sedimentazione di sospensioni diluite e concentrate,
•Microreologia (MPT, DDM)
•Spettroscopie di correlazione: teoria generale, DLS e zeta potential
•Approfondimento di spettroscopie di correlazione: DWS, XPCS
•Ellissometria, BAM, SPR, TIRE,
•Introduzione alla fisica delle interfacce fluide, capillarità.
•Strati molecolari insolubili (Langmuir).
•Interfacce fluide in presenza di surfattanti solubili (Gibbs)
•I colloidi: fenomenologia, meccanismi di stabilità, DLVO, applicazioni, autoassemblaggio e crescita LbL
•Emulsioni e schiume: fenomenologia, tecniche di indagine, applicazioni, processi di destabilizzazione.
•Microscopie a scansione AFM, STM, SNOM
•Microscopie elettroniche (SEM,TEM, EDX,CL .)
Programma esteso
Il programma dettagliato sarà reso disponibile sul sito ELLY.
Bibliografia
Il materiale didattico proiettato durante il corso (slides powerpoint, script e file di esercitazioni) viene reso disponile in formato PDF agli studenti e condivisi sulla piattaforma Elly, in aggiunta a eventuale software utile per analizzare i dati raccolti nelle sessioni di laboratorio.
Libri di testo
Soft Matter:
Richard A.L. Jones «Soft Condensed Matter» Oxford University Press, 2002
Un testo di base, a livello undergraduate, ottimo punto di partenza PER TUTTI
John C. Berg, «An Introduction to Interfaces and Colloids – the Bridge to nanoscience» (World Scientific, 2014)
Un testo leggermente più avanzato, con molti agganci alle applicazioni
Masao Doi «Soft Matter Physics» Oxford University Press, 2013
Testo decisamente più astratto, adatto a chi vuole approfondire gli argomenti con un certo rigore
Su spettroscopie di correlazione
Berne, B. J. & Pecora, R. “Dynamic Light Scattering.” (Dover, 2000)
Testo classicissimo, indispensabile punto di partenza PER TUTTI
B. Chu “Laser Light Scattering” (Academic Press, 1991)
Altro testo classicissimo, pregevole la trattazione delle tecniche di mixing ottico
Weitz, D. A. & Pine, D. J. “Dynamic Light Scattering: The Method and Some Applications” ed in particolare il capitol 16 Diffusing-wave spectroscopy Oxford University Press, 1993
Trattazione approfondita del DLS, DWS, con un’analisi ciritica dei vari aspetti sperimentali e di analisi del dato
Su film di Langmuir
G. Roberts “Langmuir Blodgett films” (Plenum Press, 1990)
Su ellissometria
R.M.A. Azzam, M.M. Bashara “Ellipsometry and Polarized Light” (Elsevier, 1999)
Metodi didattici
La didattica sarà articolata in una parte introduttiva di lezioni frontali seguite da attività in laboratorio
Nella parte conclusiva del corso, gli studenti -riuniti in gruppi di 2- si dedicheranno alla realizzazione di progetti incentranti sull’uso di alcune delle tecniche apprese.
Modalità verifica apprendimento
Agli studenti verrà richiesto di redigere una relazione scritta sul progetto svolto (peso 30%). La relazione è redatta dal gruppo di lavoro.
Seguirà un esame orale, in presenza, (peso 70%, durata 1ora), in cui lo studente dimostrerà di conoscere i principi fisici di base, nonchè gli aspetti sperimentali delle nanotecnologie molecolari, oltre ad una discussione della relazione finale, dei risultati conseguiti (ad esempio, sul loro significato) nonché sull'accuratezza di certe determinazioni.
Altre informazioni
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
