PRESENTAZIONE

Il corso copre i fenomeni fisici e chimici che avvengono alla superficie di corpi solidi che comportano una comprensione a livello atomico.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Relevance of surfaces and interfaces in Nanoscience and Nanotechnology. The course will introduce: a) the surface excess quantities and thermodynamical properties of surfaces; b) the surface crystallographic structure with relaxation and reconstruction phenomena; c) the surface electronic ground state properties and the surface states; d) the surface magnetic properties. Specific cases for semiconductor, oxide and insulator surfaces, graphene and other ultrathin films will be discussed with respect to dimensionality with extension towards one and zero dimensions, i.e atomic wires, surface steps and clusters. Excited states at surfaces will be treated: surface phonon spectra, surface electronic and magnetic excitations. Connections to plasmonics, Energy harvesting in solar cells and photoinduced chemistry will be stressed. Gas-Surface interaction, physisorption and chemisorption, dynamics of the interaction, adsorption, desorption, sticking and simple catalytic reactions will be discussed. Crystal growth, MBE, CVD, ablation techniques, nanosized films and clusters will be introduced as well as self-assembled monolayers, artificial nanostructures and surface functionalization. Experimental methods for surface characterization, like Scanning Probe Microscopies and Diffraction Methods, as well as Surface Sensitive Electronic and Vibrational Spectroscopies will be introduced.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente verrà introdotto nel magico mondo delle superfici dove si incontrano fisica, chimica e scienza dei materiali. Conoscerà le tecniche di microscopia e spettroscopia che permettono di ottenere informazioni sulla scala subnanometrica e verrà introdotto alle principali applicazioni .che spaziano dalla nanoelettronica, alla catalisi, alla plasmonica ed alla nanomedicina.  LO studente sarà in grado di comprendere articoli scientifici di Surface Science

PREREQUISITI

Gli studenti devono avere conoscenze di meccanica quantistica ed aver seguito un corso introduttivo allo stato solido o alla struttura della materia

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso comprende lezioni frontali e esperienze di laboratorio

PROGRAMMA/CONTENUTO

Rilevanza delle superfici e delle intrfacce nella nanoscienza e nelle nanotecnologie. Eccessi superficiali e proprietà termodinamiche alla superficie di un corpo. Struttura cristallografica di superficie, rilassamento e ricostruzione degli strati superficiali. Fenomeno del restringimento delle bande elettroniche e stati di superficie. Magnetismo alle superficie. Descrizione di casi specifici per superfici metalliche, di semiconduttori, di ossidi e di isolanti. Il graphene ed i sistemi bidimensionali. I film ultrasottili, sistemi con due, una e zero dimensioni, fili quantici e cluster di atomi. Stati eccitati: eccitazioni reticolari (spettro fononico) ed eccitazioni elettroniche e magnetiche di superficie.  Connessioni con la plasmonica: raccolta di energia e processi fotochimici in catalisi. L'interazione gas-superficie: fisisorbimento e chemisorbimento, dinamica dell'interazione e coefficiente di cattura, adsrobimento e desorbimento e semplic reazioni chimiche. Fenomeni di crescita, epitassia a fascio molecolare, deposizione mediante vapori ed ablazione.Films e clusters nel limite quantico. Autoassemblaggio e strutture nanostrutturate artificiali. Principali metodi sperimentali sviluppati per la scienza delle superfici. Microscopie a scansione, spettroscopie e metodi di diffrazione con sensibilità superficiale. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

 “Physics of Surfaces and Interfaces” H.Ibach, Springer Verlag 2006. ISBN-13 978-3-540- 34709-5

Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, Gabor Somorjai, second edition Wiley

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MARIO AGOSTINO ROCCA (Presidente)

GIOVANNI CARRARO

LUCA VATTUONE (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Come da calendario accademico. Il corso si chiude entro le vacanze di Natale

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame si svolge in modalità orale. Lo studente preparerà una breve presentazione su un argomento avanzato a sua scelta. Seguirà quindi una interrogazione su tutti gli argomenti del corso. 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'accertamento della preparazione dello studente è determinata per il 20% dalla valutazione delle relazioni di laboratorio e per l'80% alla valutazione della prova orale.