PRESENTAZIONE

L'insegnamento introduce lo studente alla comprensione dei meccanismi chimico fisici alla base del funzionamento di materiali innovativi inorganici con proprietà optoelettroniche e di trasporto (elettroni, ioni, calore). 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire allo studente una generale comprensione delle proprietà chimico fisiche di diverse classi di materiali inorganici innovativi per l’energia. Scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente gli strumenti per comprendere le basi chimico fisiche e le correlazioni tra struttura, microstruttura e le proprietà di trasporto ed elettroniche esistenti in materiali inorganici che rappresentano l’attuale stato dell’arte per la conversione, l’immagazzinamento e l’harvesting dell’energia.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di fornire allo studente una generale comprensione delle proprietà chimico fisiche di diverse classi di materiali inorganici innovativi per la conversione, l’immagazzinamento e l’harvesting dell’energia. Scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente gli strumenti per comprendere le basi chimico fisiche e le correlazioni tra struttura, microstruttura e le proprietà di trasporto ed elettroniche esistenti in materiali inorganici per l’energia che rappresentano l’attuale stato dell’arte, quali quelli utilizzati ad esempio in LED, celle solari, celle a ossidi solidi e generatori termoelettrici.

Al termine dell’insegnamento lo studente avrà sviluppato conoscenze nel campo della chimica fisica dei materiali per l’energia; avrà applicato e rielaborato concetti base precedentemente acquisiti nello studio della chimica fisica; sarà in grado di mettere in relazione le proprietà strutturali e le proprietà di trasporto dei materiali in alcuni casi semplici; avrà appreso i principi sui quali si basa il funzionamento dei principali dispositivi optoelettronici, elettrochimici allo stato solido e termoelettrici, e il ruolo dei materiali al loro interno; avrà compreso lo sviluppo del lavoro di ricerca alla base dell’ottimizzazione delle proprietà dei materiali studiati.

PREREQUISITI

Conoscenze di base di chimica inorganica e chimica fisica

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si compone di lezioni frontali suddivise tra i due docenti per un totale di 32 ore.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione

• Strutture cristalline di interesse: la fluorite, la perovskite, la skutterudite.
• I difetti e il loro ruolo nelle proprietà ottiche e di trasporto dei materiali.
• Cenni sulla struttura a bande dei materiali inorganici.

Le proprietà optoelettroniche dei materiali

• Meccanismi di assorbimento, eccitazione ed emissione
• Proprietà ottiche di alcuni metalli di transizione. Luminescenza dei lantanidi
• Dal bulk al nano. Effetti di confinamento quantico (quantum well, quantum wire, quantum dot).
• Luminescenza persistente 
• Dispositivi (cenni). Funzionamento e scelta del materiale più appropriato per celle solari, concentratori solari luminescenti (LSC), LED, schermi, scintillatori, laser.

Le proprietà di trasporto dei materiali: trasporto di elettroni, di ioni e di calore

• Le celle a ossidi solidi: cenni storici e principi di funzionamento
• Materiali per elettrodi ed elettroliti in celle a ossidi solidi: correlazione tra struttura cristallina e proprietà
• La termoelettricità: cenni storici e principi fisici alla base del fenomeno
• Materiali per generatori termoelettrici: correlazione tra struttura cristallina e proprietà

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate saranno disponibili su aulaweb a partire dal giorno della lezione. 

Tale materiale sarà sufficiente per la preparazione dell'esame.

I libri sotto indicati sono suggeriti come testi di approfondimento:

- M. Grundmann, The Physics of Semiconductors: an introduction including nanophysics and applications, IV Edition Springer 2021.

- D.M. Rowe, Thermoeletrics handbook, Macro to Nano, CRC press Taylor & Francis 2006.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 24 febbraio 2025

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Lo studente dovrà sostenere un esame orale, della durata minima di 30 minuti, davanti ad una commissione di almeno due persone, con l'uso imprescindibile della lavagna o altro supporto per la scrittura sul quale sviluppare gli argomenti del colloquio.

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

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La verifica consiste in un esame orale in cui verranno poste domande attinenti agli argomenti trattati durante le lezioni frontali.

La Commissione di esame è costituita da due docenti di ruolo. La verifica del raggiungimento degli obiettivi formativi di un insegnamento appura a) l’acquisizione, da parte del candidato, delle nozioni fondamentali per una corretta conoscenza degli argomenti inseriti nel programma, b) la capacità del candidato di muoversi razionalmente nell’ambito della materia, anche tramite appropriati collegamenti tra argomenti diversi, e c) la capacità del candidato di analizzare criticamente i problemi relativi alla progettazione dei materiali oggetto dell'insegnamento.

Lo studente può a sua libera scelta portare, come parte integrante dell'esame, un approfondimento su di un argomento del programma.

ALTRE INFORMAZIONI

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: SCIENZE CHIMICHE 9018 | 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