PRESENTAZIONE

I semiconduttori organici e polimerici stanno rivoluzionando il mercato dell'elettronica di consumo. Attualmente, molti telefoni cellulari e televisioni sono equipaggiati con schermi OLED mentre l'elettronica indossabile sta prendendo sempre più piede. Malgrado questi sviluppi, la conoscenza di base dei materiali che permettono questa rivoluzione è scarsa. Lo scopo di questo insegnamento è proprio quello di fornire una conoscenza dei fondamenti della chimica e della fisica di questi materiali, comprendere le loro proprietà nonché quelle dei principi alla base del funzionamento dei dispositivi elettronici preparati con i semiconduttori organici.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Basic knowledge of chemical and physical properties of conjugated polymers and organic semiconductors. Use of such materials in organic optoelectronics and photonic devices (sensors, transistor, led and photovoltaic cells)

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento, gli studenti saranno in grado di comprendere:

- Le principali differenze nella struttura elettronica dei semiconduttori inorganici e quelli organici. La differenza qualitativa della struttura elettronica della catena isolata e quella interagente con l'intorno. Il concetto  di energy gap, larghezza di banda, mobilità dei portatori di carica ed interazion intermolecolari. il significato di lunghezza di coniugazione. Il ruolo qualitativo del disordine nei polimeri semiconduttori e gli effetti sulla mobilità delle cariche. 

- l'importanza della solubilità nella lavorazione di questi materiali. L'effetto qualitativo dei gruppi laterali sulla solubilità, il controllo delle interazioni intermolecolari e la struttura supramolecolare nonchè sulla struttura elettronica.

- I metodi di orientazioni dei polimeri coniugati e gli effetti qualitativi sulle proprietà ottiche.

- le principali strategie di sintesi dei polimeri coniugati. Il ruolo della regioregolarità. Il controllo del potenziale di ionizzazione, dell'affinità elettronica e dell'Energy gap. 

- I fondamenti della spettoscopia e della fotofisica dei semiconduttori organici. La struttura vibronica degli spettri di assorbimento e fluorescenza. 

- I principi di funzionamento di sensori, transistor, led e celle fotovoltaiche organiche. Le proprietà dei materiali necessarie per migliorare le loro prestazioni

- La capacità di estrarre informazioni semplici sulla fisica e chimica dei materiali dagli spettri di assorbimento/fluorescenza di molecole/polimeri coniugati come descritto nei numerosi esempi riportati durante lo svolgimento dell'insegnamento.

PREREQUISITI

Buona conoscenza della chimica e fisica dei materiali

MODALITA' DIDATTICHE

Le lezioni sono erogate mediante presentazioni Power Point degli appunti del docente che sono ocmpletamente disponibili su AulaWeb fin dall'inizio dell'insegnamento. Si eseguiranno anche semplici esperimenti in classe/laboratorio sull'interazione radiazione materia.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Sezione 1: stati elettronici e spettroscopia

Sistemi molecolari e polimerici con sistema esteso di elettroni p-coniugati. Lunghezza di coniugazione: potenziale di ionizzazione, affinità elettronica e gap HOMO-LUMO nella serie dall'etilene al poliene. gli stati elettronici del poliene: introduzione al metodo di Hückel per la macromolecola isolata ed interagente. La dimerizaazione e la distorisione di Peierls: polymeri metallici e semiconduttori. Polymeri conduttori: drogaggio e applicazioni. il trasporto della carica polimeri ocnduttori e semiconduttori. La spettroscopia dei sistemi coniugati: transizioni elettroniche, principio di Franck-Condon, transizioni vibroniche, tempo di vita della fluorescenza e la sua efficienza quantica, stati di singoletto e tripletto, diagramma di Jablonski e fotofisica.

Sezione 2: Sintesi lavorazione dei materiali

Sintesi delle principali famiglie di polimeri coniugati (poliacetilene, politiofene, poli(p-fenilenevinilene)). Ingegnerizzazione delle proprietà chimiche e fisiche dei materiali coniugati mediante opportuna funzionalizzazione chimica ( controllo della solubilità, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica). Struttura supramolecolare di polimeri coniugati e ruolo dell'aggregazione nello stato solido. Tecniche di orientazione di polimeri coniugati, anisotropia delle proprietà ottiche ed elettroniche.

Section 3: Dispositivi Optoelettronici

Principi di funzionamento di dispositivi realizzati con moelcole o polimeri coniugati: sensori, dispositivi per ottica non-lineare, OLED, PLED, OFER, OPV e dispositivi di raccolta della luce, elettronica indissabile. Ruolo della struttura supramolecolare sulle principali propreità elettroniche dei mateirali e dei dispositivi.

Per gli studenti del corso di Laurea Magistrale/Scienze Chimiche, il programma viene ridotto (4 cfu invedi di 6 cfu). In particulare, si suggerisce di rinunciare ai dettagli di calcolo della struttura elettronica e dell'interazione radiazione-materia. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Riferimenti & libri

• Appunti delle lezioni forniti dal docente (D. Comoretto).
• Articoli selezionati pubblicati su riviste scientifche internazionali.
• M. Pope and C. Swemberg “Electronic processes in organic crystals and polymers”, Oxford Sci Publ. New York 1999. (Capitolo 1).
• M. Klessinger and J. Michl “Excited states and photochemistry of organic molecules”, VCH, New York 1995. (alcuni paragrafi)
• J.B. Birks “Photophysics of Aromatic Molecules”, Wiley monographs in chemical physics, 1970. (alcuni paragrafi)
• M.C. Petty "Molecular Electronics", Wiley 2007. (alcuni paragrafi)

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 16 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

DESCRIZIONE DELL'ESAME

• L'esame è tenuto da 2 professori uno dei quali è sempre D. Comoretto.

• La durata dell'esame non è inferiore a 30 minuti.

• Lo studente discute una presentazione power point originale oppure una relazione scritta su un argomento legato al programma dell'insegnamento.

• Lo studente sceglie l'argomento che sia meglio confacente alle proprie attitudini/necessità con l'aiuto del docente tra quelli proposti dalla letteratura scientifica e/o tra quelli forniti su aula-web (solitamente 1 o 2 articoli scienirfici).

• il livello della presentazione deve essere adeguato da permetterne la comprensione a studenti di pari livello.

• Lo studente deve dimostrare di aver compreso i principi fisici/chimici/tecnologici correlati all'argomento scelto e deve esser ein grado di usare il vocabolario tecnico opportuno (fino a 20/30 punti).

• la chiarezza espositiva è valutata fino a 5/30 punti così come la sua capacità di rispondere alle domande (fino a 5/30 punti).

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

• Scopo dell'esame è quello di verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento
• Nel caso non siano stati raggiunti, lo studente è invitato a studiare la'rgomento in maiera più approfondita e a chiedere al docente spiegazioni agguntive prima di ripetere l'esame.
• Al fine di garantire una corrispondenza tra gli obiettivi e gli argomenti dell'esame, il programma dettagliato è caricato su AulaWeb e descritto all'inizio del corso
• Per gli studenti con specifiche disabilità, il metodo di accertamento si uniformerà alle regole disposte da UNIGE e riassunete al sito https://unige.it/disabilita-dsa.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Nel caso fossero necessarie ulteriori informazioni, gli studenti possono contattare direttamente il docente (davide.comoretto@unige.it), telefono (0103538736/8744) oppure incontrarlo in ufficio/laboratorio previo appuntamento telefonico (https://chimica.unige.it/rubrica/104).

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI 11430 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici