CODICE | 84363 |
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ANNO ACCADEMICO | 2020/2021 |
CFU |
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SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE | ING-INF/06 |
LINGUA | Italiano |
SEDE |
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PERIODO | Annuale |
MATERIALE DIDATTICO | AULAWEB |
Il corso è un corso di base introduttivo ai dispositivi elettronici e ai sistemi biofisici. Il corso è di tipo teorico con l'obiettivo di fornire allo studente elementi di base di fisica dello stato solido e di biofiisca. La parte applicativa riguarda lo studio di dispoitivi elettronici e di sistemi biologici. Nello sviluppo del corso si cerca di evidenziare i parallelilsmi tra lo studio dei sistemi naturali e quelli artificiali.
Introduzione ai dispositivi elettronici e ai sistemi biofisici. Materiali semiconduttori; proprietà ottiche. Molecole di interesse biologico: soluzioni acquose; proteine; proprietà ottiche. Movimento dei portatori di carica nei semiconduttori. Interazione delle molecole di interesse biologico. Dispositivi elettronici: il diodo; Il transistore MOSFET. Strutture e sistemi in biologia cellulare. Modelli biofisici semplificati del neurone; analogie neurone e transistore.
Introduzione e problematiche relative ai sistemi bio-elettronici. Materiali semiconduttori: conduttori, semiconduttori, isolanti; portatori di carica in semiconduttori intrinseci e drogati; proprietà ottiche dei semiconduttori e fotocoduzione. Molecole e sistemi biologici: soluzioni acquose; struttura e funzione di proteine, acidi nucleici e lipidi; proprietà ottiche delle macromolecole. Movimento dei portatori di carica nei semiconduttori: trascinamento e diffusione; ricombinazione. Movimento e interazione di ioni e molecole in soluzione: elettroforesi e diffusione; reazioni chimiche; catalisi enzimatica; trasporto di membrana e membrane biologiche. Dispositivi elettronici: La giunzione pn. La struttura Metallo-Ossido-Semiconduttore (MOS) in accumulo, svuotamento, inversione. Il transistore MOSFET “enhancement” e “depletion”. Strutture e sistemi in biologia cellulare: trasporto di membrana; il neurone; la sinapsi. Modelli biofisici semplificati del neurone; analogie neurone e transistore.
Risultati d’apprendimento previsti:
Capacità di analizzare semplici sistemi biologici (membrane cellulari) e dispositivi elettronici; modellizzazione dei sistemi; e conoscenze sulle principali tecniche sperimentali di caratterizzazione di tali sistemi.
Elementi di chimica, fisica e matematica. Esame di Analisi Matematica 1
Lezioni teoriche ed esercitazioni
Materiali: conduttori, semiconduttori, isolanti. Sistemi elettronici all'equilibrio termodinamico. Statistica di Fermi-Dirac e teoria delle bande. Portatori di carica in semiconduttori intrinseci e drogati; proprietà ottiche dei semiconduttori e fotoconduzione. Movimento di carica nei semiconduttori (equazione drift-diffusion). Dispositivi elettronici: La giunzione pn e il diodo. La struttura Metallo-Ossido-Semiconduttore (MOS) in accumulo, svuotamento, inversione. Il transistore MOSFET “enhancement” e “depletion”.
Molecole e sistemi biologici: soluzioni acquose; struttura e funzione di proteine, acidi nucleici e lipidi; proprietà ottiche delle macromolecole. Movimento e interazione di ioni e molecole in soluzione: elettroforesi e diffusione; reazioni chimiche; catalisi enzimatica; trasporto di membrana e membrane biologiche. Strutture e sistemi in biologia cellulare: trasporto di membrana; il neurone; la sinapsi. Modelli biofisici semplificati del neurone.
Analogie neurone e transistore. Introduzione alle interfacce bio-elettroniche.
M. Grattarola, G. Massobrio :”Bioelectronics handbook : MOSFETs, Biosensors & neurons” , McGraw-Hill, (1998).
S.M. Zse: “Physics of Semiconductor devices”, Wiley Inter science (1981).
Dispense del corso su aulaweb e traccia delle lezioni.
Ricevimento: Previo appuntamento via e-mail. Viene concordata con gli studenti un'ora di question-time alla settimana.
Ricevimento: Previo appuntamento via e-mail.
SERGIO MARTINOIA (Presidente)
GIUSEPPE MASSOBRIO
PAOLO MASSOBRIO (Presidente Supplente)
L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.
Scritto e orale. Sono previste due prove in itinere: la prima a gennaio; la seconda a fine corse (inizio giugno).
Esercizi sul programma di esame. Esposizione dei concetti teorici.
Data | Ora | Luogo | Tipologia | Note |
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11/01/2021 | 09:00 | GENOVA | Compitino | |
12/01/2021 | 09:00 | GENOVA | Compitino | |
15/01/2021 | 09:00 | GENOVA | Scritto | L'esame scritto di Bioelettronica è destinato a coloro che hanno seguito il corso nei precedenti anni accademici. |
16/02/2021 | 09:00 | GENOVA | Scritto | |
11/06/2021 | 09:30 | GENOVA | Compitino | |
15/06/2021 | 09:00 | GENOVA | Compitino | |
28/06/2021 | 09:00 | GENOVA | Scritto | |
28/06/2021 | 09:30 | GENOVA | Scritto | |
20/07/2021 | 09:00 | GENOVA | Scritto | |
10/09/2021 | 09:00 | GENOVA | Scritto | |
10/09/2021 | 09:30 | GENOVA | Scritto |
Per gli studenti stranieri è prevista la possibilità di sostenere l'orale in lingua inglese e di avere il testo dello scritto in inglese.