Ingegneria delle Nanotecnologie - Nanotechnology Engineering

1) Richiami di elettromagnetismo classico; Indice di rifrazione complesso; Modello di Lorentz dell’oscillatore armonico; Dispersione dell’indice; Leggi di Snell e Fresnel; Diottri; Lenti; Specchi sferici; Ottica fisica: interferenza e diffrazione; Limite di risoluzione di un microscopio ottico. - Esercitazione di laboratorio 1 (presso Dipartimento SBAI - Prof. F.Michelotti): Pratica di laboratorio con le leggi di Snell; misura dell’indice di rifrazione di un liquido; pratica con le proprietà di lenti sottili e specchi. 2) Struttura dei livelli energetici di molecole organiche; Livelli elettronici e simmetria degli orbitali; Curva di Morse; Livelli vibrazionali, rotazionali e di spin; Stati di singoletto e di tripletto; Assorbimento lineare; Emissione spontanea e stimolata; Regole di selezione; Principio di Franck-Condon; Spettroscopia di assorbimento; Spettri di assorbimento di cromofori endogeni ed esogeni; Diagramma di Jablonski: Conversione interna, inter-system crossing, quenching; Forster energy transfer; Fluorescenza e fosforescenza; Spettroscopia di luminescenza stazionaria e risolta in tempo; Spettri di emissione di cromofori endogeni ed esogeni; Solvatocromismo; Photobleaching; Tecniche microscopiche FLIM, FRET, FRAP, TIRFM; Ottica nonlineare; Trattazione di Fourier delle suscettività dielettriche del secondo e terzo ordine; Generazione di seconda armonica; Effetto Kerr; Assorbimento nonlineare a due fotoni e da stati eccitati; Effetto Raman spontaneo e stimolato; Microscopie ottiche nonlineari Raman, SRS, CARS, TPA e SHG; Microscopie a super risoluzione STED, PALM, STORM; DNA microarrays; Sistemi di luminescenza label free; Tecnica di sequenziamento di Sanger; Sequenziamento mediante tecniche laser; Test ELISA; Tecniche di etichettatura di sistemi biologici mediante marker luminescenti; Tecniche di funzionalizzazione chimica di superficie. - Esercitazione di laboratorio 2 (presso Dipartimento SBAI - Dr. A. Occhicone): Spettroscopia di assorbimento in soluzioni alcooliche o acquose di molecole organiche. - Esercitazione di laboratorio 3 (presso Dipartimento SBAI - Dr. A. Occhicone): Misura della luminescenza CW emessa da molecole organiche mediante spettroflurimetro. - Esercitazione di laboratorio 4 (presso Dipartimento SBAI - Dr. A. Occhicone): Microscopia di fluorescenza wide-field - Esercitazione di laboratorio 5 (presso OPBG – Ospedale Pediatrico Bambino Gesù - Prof. F. Michelotti, Dott.ssa S. Petrini): Utilizzo di un microscopio a fluorescenza confocale FRET/FRAP per lo studio di tessuti biologici e colture cellulari. 3) Generalità sui plasmoni di superficie su film sottili metallici uniformi (SPP), Equazione di dispersione, Caratteristiche dei modi plasmonici, Eccitazione mediante tecniche ATR, Sistemi di analisi a SPR per applicazioni biologiche. - Esercitazione di laboratorio 6 (presso Dipartimento SBAI- Dr. Occhicone): Misura della risonanza plasmonica in regime ATR; Spostamento della risonanza plasmonica indotta da esposizione a liquidi con costante dielettrica variabile (sensing); Sensori a cristallo fotonico.

Buone conoscenze di base in Fisica Generale, inclusa la trattazione dei campie elettricie e magnetici variabili nel tempo, in Chimica ed in Analisi Matematica.

1) Appunti e dispense distribuiti a lezione. 2) E. Hecth, Optics, Pearson Educational Limited, (Harlow), 2014. 3) J.Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Edition, Springer (Berlin), 2007.

All communications concerning the Biophotonics Laboratory Course will be handled by means of the Google Classromm available at: https://classroom.google.com/c/MjI2NjcyMzA2NzEw?cjc=2uxncsq (Code: 2uxncsq) The lectures will held in the rooms indicated in the timetable published on the Website of the Nanotechnology Engineering Council: https://corsidilaurea.uniroma1.it/it/corso/2021/30429/home https://www.ing.uniroma1.it/sites/default/files/orari_lezioni/MNAR3Ib.pdf The lectures will also be broadcasted online by means of either Zoom or Google Meet. The links to the the Zoom or Google Meet rooms will be published on the Classroom of the course.

The lectures will be complemented by a series of laboratory sessions during which the student will deal with experiments in optics, spectroscopy. Moreover there will be a series of visits in some selected research labs to show the operation of fluorescence, confocal and more advanced microscopes.

The evaluation will be based on procedures and criteria that are published on the personal website of the teacher at: https://www.sbai.uniroma1.it/~francesco.michelotti/AA21-21_Lezioni%20di%20Biophotonics%20Laboratory.pdf

All communications concerning the Biophotonics Laboratory Course will be handled by means of the Google Classromm available at: https://classroom.google.com/c/ODA3NTQ4MDQxNTQ1?cjc=shjqwukn The lectures will held in the rooms indicated in the timetable published on the Website of the Nanotechnology Engineering Council: https://docs.google.com/spreadsheets/u/0/d/e/2PACX-1vQEkUNQPLk4jZrN1Hs6oN1TFOM-2ZukjF2I13EPtkfWceRtDJDabpbunK0GPzxcjCLFsvxn1WnC60MC/pubhtml?pli=1#gid=830010379