PRESENTAZIONE

Film sottili e coatings, soprattutto di natura organica e polimerica, sono alla base di molteplici applicazioni industriali che includono la modifica delle proprietà ottiche, chimiche e meccaniche di materiali e superfici. Lo studio delle proprietà ottiche di questi film mediante spettroscopia UV-VIS-NIR permette di predirne le caratteristiche in maniera semplice anche lungo la linea di produzione. Di conseguenza, il calcolo e la comprensione della loro risposta ottica sono essenziali sia in fase di progettazione che di produzione.

L’insegnamento fornisce le basi teoriche per la comprensione del ruolo industriale di questi sistemi e della loro riposta ottica nonché del calcolo di quest’ultima. A questo scopo lo studente genererà il proprio codice e lo validerà su film depositati in laboratorio con tecniche da soluzione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

"L’insegnamento mira a fornire conoscenze tecnico-pratiche di base sulle proprietà, la caratterizzazione ed il calcolo della risposta ottica di film sottili e coatings industriali, soprattutto polimerici. Al termine del corso lo studente conoscerà le principali applicazioni di questi materiali, i principi che regolano le tecniche di caratterizzazione ottica e saranno in grado di produrre modelli ad hoc per calcolarne le diverse proprietà ottiche. Il corso è quindi focalizzato sulla modellizzazione matematica di fenomeni chimici e fisici finalizzata alla loro investigazione e trattazione teorica. Nello specifico lo studente comprenderà i diversi aspetti che regolano la risposta ottica dei materiali, le variabili che le influenzano e che influiscono sulle applicazioni degli stessi. Nelle esercitazioni pratiche, i concetti appresi verranno impiegati per definire e redigere modelli di calcolo opportuni per le diverse applicazioni."

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso fornirà le basi teoriche e pratiche per la modellizzazione della risposta ottica di film sottili (10 1000 nm) e spessi (1-100 mm) - soprattutto organici - utilizzati come coatings, nel packaging e in applicazioni ottiche. Durante le lezioni frontali, gli studenti acquisiranno le basi teoriche per la comprensione dei fenomeni di interazione luce-materia (funzioni ottiche, assorbimento e fotoluminescenza, riflessione, trasmissione, Rifrazione e diffrazione). Successivamente, utilizzeranno le nozioni acquisite per comprendere la risposta ottica dei film, le applicazioni e le tecniche impiegate per la loro caratterizzazione. Si alterneranno poi lezioni frontali mirate all’introduzione del metodo delle matrici di trasferimento e del linguaggio Matlab ai laboratori dove gli studenti saranno guidati nello sviluppo del proprio software per la modellizzazione. Questo avverrà aggiungendo via via nuove funzionalità al modello. Gli studenti svilupperanno quindi uno script per il calcolo della risposta di un film sottile trasparente ad incidenza normale, per poi inserire più variabili come strutture multistrato, angolo di incidenza e fenomeni di assorbimento. Vi sarà poi una fase di verifica del codice durante la quale gli studenti riceveranno quindi delle basi di spettroscopia e si recheranno in laboratorio per fabbricare alcuni film sottili e misurarne gli spettri di riflessione. Insieme a questi caratterizzeranno anche alcuni film commerciali utilizzati nel packaging ad indice di rifrazione noto e valideranno il modello da loro creato per la simulazione degli spettri misurati sperimentalmente.

PREREQUISITI

Il corso fornirà le basi necessarie e non sono quindi richiesti prerequisiti o propedeuticità specifiche.

MODALITA' DIDATTICHE

Le lezioni frontali e i laboratori di calcolo saranno svolti in aula. Le attività riguardanti la deposizione e la caratterizzazione di film sottili saranno svolti in laboratorio sotto la guida dei docenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Lezioni Frontali

• Interazione luce - materia
• Indice di rifrazione complesso
• Applicazioni e caratterizzazione dei film sottili: il ruolo delle misure ottiche
• Matrici di trasferimento
• Introduzione a Matlab: linguaggio e formalismi
• Cenni di spettroscopia

Laboratorio

Durante i laboratori gli studenti saranno guidati nello sviluppo di uno script per il calcolo della risposta ottica UV-VIS-NIR di:

• Film sottili trasparenti ad incidenza normale. Confronto materiali polimerici ed inorganici
• Strutture multistrato
• Inserimento dell’angolo di incidenza (relazioni di Fresnel ed Angolo critico)
• Materiali con coefficiente di assorbimento non nullo

Il software verrà poi validato mediante

• Caratterizzazione di film fabbricati in laboratorio e commerciali
• Modellizzazione degli spettri ottenuti in laboratorio

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Note dei docenti

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DAVIDE COMORETTO (Presidente)

PAOLA LOVA (Presidente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile all'indirizzo EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame orale sarà svolto da due docenti e avrà una durata non inferiore a 30 minuti. L’esame sarà svolto in presenza, a meno di indicazioni da parte dell’Ateneo.

Lo studente selezionerà un materiale funzionale in base alla propria preferenza e ne presenterà le proprietà ottiche e/o meccaniche e/o chimiche necessarie per l’applicazione selezionata. La selezione del materiale può avvenire tra quelli proposti durante il corso oppure tra la letteratura disponibile.

In base al materiale e all’applicazione scelti, lo studente proporrà un modello tra quelli sviluppati durante le attività di laboratorio descrivendone caratteristiche, limiti e funzionalità.

Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le competenze tecniche per lo sviluppo di un modello ottico (10/30) e di aver compreso i fondamenti teorico/pratici legati all’argomento selezionato (10/30). Saranno inoltre valutati la chiarezza di esposizione (5/30) e le proprietà di linguaggio (5/30) dimostrate durante il colloquio.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’esame sarà concentrato sulla discussione delle proprietà ottiche di film sottili e coatings a partire da un materiale funzionale scelto dallo studente ed alla modellizzazione di queste ultime con l’obiettivo di verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi.