Il corso fornisce le conoscenze di base della chimica fisica di sistemi molecolari ordinati ed introduce lo studente alla progettazione, realizzazione e caratterizzazione di nanomateriali funzionali ottenuti con moderne metodologie di costruzione molecolare sia da fase vapore che da soluzione. Saranno descrittte le principali applicazioni per nanoelettronica, LED, sensori e celle solari. Alcuni dei dispositivi illustrati saranno realizzati e caratterizzati in laboratorio.
Nanoscale Materials, L. M. Liz-Marzán and P. V. Kamat Eds., Kluwer Academic Publishers, New York, 2003.
Nanostructures and Nanomaterials, Synthesis, properties and Application, G. Cao Imperial College Press, Lomdon 2004.
Self-Assembly and Nanotechnology, Y. S. Lee, Wiley, New York 2008.
Obiettivi Formativi
II corso si propone di fornire allo studente le conoscenze necessarie per la progettazione, realizzazione e caratterizzazione di nanomateriali funzionali ottenuti con moderne metodologie di costruzione molecolare.
Il corso fornisce le conoscenze per la comprensione della chimica fisica di sistemi bidimensionali ordinati ed illustra le principali metodologie per la fabbricazione di nano dispositivi con approccio bottom-up molecolare sia da soluzione (Self-Assembly Mono and Nanolayers, Langmuir-Blodgett and Layer-by-Layer techniques, Supported Lipid Bilayers..) che da fase vapore (Physical Vapo Depostion and Chemical Vapor Deposition).
Le conoscenze apprese dallo studente nel precedente percorso Universitario saranno richiamate ed applicate alla comprensione della formazione e indagine strutturale dei sistemi ordinati descritti. Saranno inoltre illustrate le tecniche specifiche di caratterizzazione della stuttura, morfologia e funzionalita’ dei sistemi molecolari ordinati.
Verranno presentati esempi di dispositivi molecolari per elettronica e fotonica, display elettroluminescenti, sensori e celle fotovoltaiche. Le competenze acquisiste saranno applicate nelle esercitazioni di laboratorio dove lo studente costruira’ e caratterizzera’ alcuni dei dispositivi illustrati. Una relazione scritta e orale delle esericitazione pratica, o in alternativa di un approfondimento personale, permettera’ di verificare la capacita’ di apprendimento, elaborazione personale e capacita’ comunicativa dello studente.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati:
Chimica fisica dei sistemi dispersi e delle interfasi
Metodi Didattici
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni: altamente raccomandata. Per le esercitazioni in laboratorio obbligo di frequenza per almeno il 75 % delle ore
Numero di ore totali del corso: 150
Numero di ore per studio personale e altre attivita’ formative di tipo individuale: 100
Numero di ore relative alle attivita’ in aula: 40
Numero di ore relative ad attivita’ di esercitazioni in laboratorio): 6
Numero di ore relative ad attivita’ seminariali: 2
Numero di ore relative ad attivita’ di stage: 0
Numero di ore per prove in itinere: 2 (facoltative)
Altre Informazioni
Strumenti a supporto della didattica
Piattaforma Moodle interattiva con i contenuti del corso
Modalità di verifica apprendimento
Scritto: presentazione di una relazione sulle esperienze di laboratorio o approfondimento personale su “case study” .
Orale: discussione sugli argomenti trattati durante il corso o nell’elaborato scritto presentato.
Programma del corso
Il corso si propone di introdurre lo studente alla alla progettazione, realizzazione e caratterizzazione di nanomateriali funzionali ottenuti con moderne metodologie di costruzione molecolare.
Il corso fornisce le conoscenze di base della chimica-fisica delle superfici (reali e ideali) e di sistemi bidimensionali organizzati su superfici solide e permette la comprensione dei fenomeni coinvolti nel processo di formazione di materiali ordinati su scala molecolare.
Durante il corso saranno illustrate le principali metodologie per la fabbricazione e caratterizzazione di sistemi molecolari organizzati sia per materiali inorganici (silicio e semiconduttori III-V) che per molecole organiche (amfifili, lipidi, polimeri). In particolare, sara’ trattata la costruzione di nanodispositivi con approccio bottom-up molecolare sia da soluzione (Self-Assembly of Mono and Nanolayers, Langmuir-Blodgett and Layer-by-Layer techniques, Supported Lipid Bilayers, spin-coating e Doctor Blading) che da fase vapore con tecniche in alto e ultra-alto vuoto come la Physical Vapor Deposition (Sputtering, Molecular Beam Epitaxy) e la Chemical Vapor Deposition (MO-CVD, Atomic Layer Deposiiton). Saranno illustrate le tecniche di caratterizzazione della struttura, della morfologia ed efficienza di dispositivi molecolari insieme alla descrizione delle moderne tecniche di soft nanolithography per il surface patterning.
La parte finale del corso sara’ dedicata alla comprensione delle proprieta’ dei nanosistemi e alla conoscenza del loro ambito applicativo nella moderna nanoelettronica e fotonica, display elettroluminescenti, LED, nanosensori e celle fotovoltaiche di ultima generazione. Alcuni dei dispositivi illustrati (nanosensori, OLED e celle solari di terza generazione) saranno realizzati e caratterizzati in laboratorio.