Ingegneria delle Nanotecnologie - Nanotechnology Engineering

Tipologia

Attività formative affini o integrative

SSD

FIS/03

Anno

2º anno

Semestre

2º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

30 classroom hours

Docenti

ERNESTO PLACIDI

Tipologia

Attività formative affini o integrative

SSD

FIS/01

Anno

2º anno

Semestre

2º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

30 classroom hours

Docenti

LIVIA ANGELONI

Apprendimento dei principi fisici di funzionamento delle tecniche sperimentali trattate nel corso (AFM, SEM, TEM, XRD...) e delle procedure pratiche per mettere in atto un esperimento.

I risultati di apprendimento attesi devono riflettere in via generale:
• la padronanza delle basi fisiche e strumentali delle microscopie e delle tecniche di nanocaratterizzazione;
• la capacità di analizzare, interpretare e correlare dati sperimentali con le proprietà strutturali e funzionali dei materiali;
• l’attitudine a un approccio critico, interdisciplinare e sostenibile alla ricerca e all’innovazione tecnologica.

Nel dettaglio, i risultati di apprendimento attesi riguarderanno quanto segue.

Per quanto riguarda le , gli/le allievi/e dovranno:
• conoscere i principi fisici alla base delle principali tecniche di microscopia e di nanocaratterizzazione (ottica, elettronica, a sonda di scansione, spettroscopiche e tomografiche);
• comprendere le relazioni tra struttura, morfologia e proprietà dei materiali su scala micro- e nanometrica;
• conoscere i limiti sperimentali, le potenzialità e i campi di applicazione di ciascuna tecnica, anche in ambiti interdisciplinari (biomateriali, dispositivi elettronici, materiali energetici, catalizzatori, ecc.).

Per quanto riguarda le , gli/le allievi/e dovranno:
• saper selezionare e applicare la tecnica di caratterizzazione più appropriata in funzione del materiale e dell’obiettivo sperimentale;
• saper utilizzare in modo consapevole strumenti di acquisizione e analisi dei dati, interpretando risultati quantitativi e immagini microscopiche;
• integrare informazioni provenienti da tecniche complementari per costruire una visione coerente delle proprietà del sistema investigato.

Per quanto riguarda l', gli/le allievi/e dovranno:
• valutare criticamente l’affidabilità e la significatività delle tecniche di microscopia e di nanocaratterizzazione individuate in funzione dell’obiettivo sperimentale;
• discutere scelte metodologiche in relazione all’impatto ambientale, alla sostenibilità dei processi e alla sicurezza nei laboratori.

Per quanto riguarda le , gli/le allievi/e dovranno:
• presentare e discutere in forma scritta e orale i risultati di caratterizzazione, utilizzando una terminologia tecnico-scientifica corretta e rigorosa;
• collaborare efficacemente in contesti di ricerca interdisciplinare e internazionale.

Per quanto riguarda la , gli/le allievi/e dovranno:
• acquisire un’autonomia crescente nell’identificare la corretta strumentazione da utilizzare e nella consultazione della letteratura scientifica;
• sviluppare la capacità di aggiornamento continuo rispetto all’evoluzione delle tecniche e delle applicazioni di nanocaratterizzazione, in coerenza con gli obiettivi dell’Agenda ONU 2030 per la sostenibilità e l’innovazione responsabile.

Conoscenza di concetti di fisica generale (meccanica ed elettromagnetismo), chimica e matematica, a livello dei corsi accademici di facoltà scientifiche (ingegneria, fisica o chimica). Conoscenza teorica del principio di funzionamento delle tecniche approfondite nel corso (studiate nel corso di Microscopie e Tecniche di Nanocaratterizzazione)

Modulo: TECNICHE DI SPETTROSCOPIA E TOMOGRAFIA
N/D
Modulo: TECNICHE DI MICROSCOPIA E DIFFRAZIONE
1) Microscopia a scansione di sonda.
1.1) Richiami di teoria e principi di base sulla microscopia a scansione di sonda, con dimostrazioni propedeutiche sulle diverse modalità di funzionamento di un microscopio a forza atomica
1.2) Esperienze pratiche:
- Imaging tramite microscopia a forza atomica ("contact mode AFM" e "tapping mode AFM"): esperimenti, acquisizione e analisi dati.
- Microscopia a forza laterale ("Lateral Force Microscopy"): esperimento, acquisizione e analisi dati.
- Spettroscopia di forza ("AFM Force Spectroscopy"), microreologia; FluidFM: esperimenti, acquisizione e analisi dati.
- Microscopia a forza magnetica ("Magnetic Force Microscopy"): esperimento, acquisizione e analisi dati.
2) Microscopia elettronica
2.1) Richiami di teoria e principi di base sulla microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM), con dimostrazioni propedeutiche sulle diverse tecniche e modalità di funzionamento.
2.2) Esperienze pratiche:
- Microscopia Elettronica a Scansione (SEM): esperimenti su diversi campioni, acquisizione e analisi dati.
- Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM): esperimenti su diversi campioni, acquisizione e analisi dati.

3) Diffrazione dei raggi X
3.1) Richiami di teoria e principi di base sulla diffrazione dei raggi X, con dimostrazioni propedeutiche.
3.2) Esperienza pratica:
- Diffrazione dei raggi X: acquisizione di spettri su diversi campioni e analisi dei dati.

Modulo: TECNICHE DI SPETTROSCOPIA E TOMOGRAFIA
N/D
Modulo: TECNICHE DI MICROSCOPIA E DIFFRAZIONE
- Slides e aricoli scientifici forniti dal docente
- Fundamentals of scanning probe microscopy (V.L. Mironov)
- Handbook of microscopy for nanotechnology, Kluwer Academic Publishers.
- Transmission Electron Microscopy - David B. Williams e C. Barry Carter, Springer Verlag (2009)

Modulo: TECNICHE DI SPETTROSCOPIA E TOMOGRAFIA
N/D
Modulo: TECNICHE DI MICROSCOPIA E DIFFRAZIONE
- Fundamentals of scanning probe microscopy (V.L. Mironov)
- Handbook of microscopy for nanotechnology, Kluwer Academic Publishers.
- Transmission Electron Microscopy - David B. Williams e C. Barry Carter, Springer Verlag (2009)

- Richiami teorici sulle diverse tecniche di caratterizzazione.
- Esperienze pratiche di laboratorio.

La frequenza e la partecipazione attiva agli esperimenti di laboratorio sono obbligatorie.

La valutazione è effettuata sulla base delle tesine svolte dagli allievi durante il corso (descrizione di materiali e metodi, discussione e analisi dei dati acquisiti durante le esercitazioni di laboratorio) e della loro discussione orale.

Materiali e metodi, analisi e discussione dei risultati ottenuti durante le esperienze di laboratorio.
Principi teorici di base delle tecniche utilizzate.

Modulo: TECNICHE DI SPETTROSCOPIA E TOMOGRAFIA
N/D
Modulo: TECNICHE DI MICROSCOPIA E DIFFRAZIONE

• settimana 1
  • Testi di riferimento: Richiami di tecniche di imaging tramite microscopia a scansione di sonda e relativi esperimenti


• settimane 2-4
  • Testi di riferimento: Richiami di tecniche di caratterizzazione meccanica, elettrica e magnetica tramite microscopia a scansione di sonda ed esperimenti


• settimane 5-6 
  • Testi di riferimento: Richami di tecniche di microscopia a scansione elettronica ed esperimenti


• settimana 7
  • Testi di riferimento: Richiami di diffrazione a raggi X ed eseprimenti