OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Introduzione all'uso di metodi sperimentali di tipo fisico per la determinazione della struttura e della composizione dei materiali nonché dell'interazione tra radiazioni elettromagnetiche e materia.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli obbiettivi formativi prevedono l’acquisizione di competenze di tipo sperimentale relative all’utilizzo di particelle sonda (fotoni, elettroni) per la caratterizzazione dei materiali per quanto riguarda le loro proprietà ottiche, composizionali, morfologiche e strutturali. In particolare, gli studenti acquisiranno competenze sull’utilizzo di particelle sonda per l’indagine delle proprietà di materiali, superfici, film sottili e nanostrutturati. Apprenderanno gli effetti dell’interazione dei fotoni con la materia tramite introduzione e osservazione in laboratorio di fenomeni di interferenza e diffrazione della luce. Verranno inoltre introdotti e osserveranno in laboratorio fenomeni di assorbimento della luce in film sottili, nanostrutturati o nanoparticelle in soluzione. Apprenderanno dunque i principi alla base delle spettroscopie ottiche in campo lontano per la caratterizzazione dei materiali. Nella seconda parte del corso, apprenderanno gli effetti dell’interazione degli elettroni con la materia tramite introduzione e osservazione in laboratorio di fenomeni di diffrazione e assorbimento elettronico e sapranno utilizzarli per la caratterizzazione strutturale, morfologica e composizionale di materiali bulk, superfici, film sottili e nanostrutturati.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede 12 ore di lezioni frontali in cui verrà introdotto l’utilizzo delle praticelle sonda per la caratterizzazione dei materiali. Verranno presentate le tecniche sperimentali utilizzate, e verrà illustrata la traccia delle esperienze di laboratorio. A queste si affiancheranno circa 32 ore di attività sperimentale in laboratorio in cui gli studenti, guidati dai docenti, utilizzeranno particelle sonda (elettroni, fotoni) per la misura delle proprietà ottiche, strutturali, composizionali, e morfologiche di materiali bulk, superfici, film sottili e/o nanostrutturati, e nanoparticelle.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1) Introduzione alle particelle sonda (elettroni, fotoni) per la caratterizzazione dei materiali

2a) Interazione dei fotoni con la materia: fenomeni di interferenza e diffrazione. Reticoli periodici e fenditure per lo studio dell’interazione luce-materia.

2b) Esperienza di laboratorio su fenomeni di diffrazione della luce da fenditura e fenomeni di interferenza della luce in presenza di reticoli periodici.

3a) Interazione dei fotoni con la materia: fenomeni di assorbimento ottico e legge di Beer-Lambert. Caratterizzazione delle proprietà ottiche dei materiali tramite spettroscopie ottiche in campo lontano (trasmissione, riflessione).

3b) Esperienza di laboratorio in cui gli studenti verranno introdotti alle principali spettroscopie ottiche in campo lontano (trasmissione, riflessione) per la caratterizzazione di superfici, film sottili e nanostrutturati, nanoparticelle in soluzione.

3c) Esperienza di laboratorio in cui gli studenti verranno introdotti alla microscopia e micro-spettroscopia ottica con riferimento a fenomeni di diffrazione che limitano la risoluzione spaziale.

4a) Interazione di elettroni ad alta energia con la materia: microscopia elettronica. Introduzione alla tecnica e alle sue potenzialità per la caratterizzazione morfologica e composizionale dei materiali con risoluzione spaziale alla nanoscala (Scanning Electron Microscope-SEM, Energy Dispersive X-ray analysis -EDX).

4b) Esperienza di laboratorio in cui gli studenti verranno introdotti all’utilizzo della microscopia elettronica per la caratterizzazione della morfologia (SEM), e composizionale (EDX) di materiali bulk, superfici, film sottili e nanostrutturati.

5a) Introduzione alla spettroscopia di fotoemissione (XPS) e Auger. 

5b) Esperienza di laboratorio in cui gli studenti verranno introdotti all’utilizzo della spettroscopia di fotoemissione (XPS) e Auger per la caratterizzazione composizionale e strutturale di superfici e film sottili. 

6a) Introduzione alla diffrazione elettronica.

6b) Esperienza di laboratorio in cui gli studenti verranno introdotti all’utilizzo della diffrazione elettronica a bassa energia (LEED) per la determinazione della struttura superficiale. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

O. Stenzel The Physics of Thin Film Optical Spectra, Springer

E. Hecht, Optics, Addison Wesley

N. Ashcroft, N. Mermin Solid State Physics, Cencage Learning 

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Inizio del primo semestre come indicato nel calendario accademico

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Gli studenti, organizzati in gruppi, dovranno consegnare una relazione dell’attività sperimentale per ciascuna esperienza svolta durante il corso. La valutazione delle relazioni peserà sul voto finale nella misura del 30%. Verrà inoltre svolta una prova d’esame orale della durata di 40 minuti in cui verranno verificati gli argomenti trattati nel corso e le attività sperimentali svolte. La prova orale si svolgerà nelle date previste dal calendario accademico alla presenza di due docenti appartenenti alla commissione e la sua valutazione peserà sul voto finale nella misura del 70%.

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

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Nella correzione delle relazioni dell’attività sperimentale verrà valutata la coerenza dell’attività sperimentale svolta, l’analisi dei dati acquisiti, la qualità e la chiarezza del testo scritto.

Durante la prova orale verrà verificato l’effettivo raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi. Verrà verificata il livello delle conoscenze acquisite sui punti specifici del programma, il grado di comprensione dei metodi di caratterizzazione dei materiali dal punto di vista delle loro proprietà strutturali, composizionali e dell’interazione con la luce. Sono inoltre valutati la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto del lessico specialistico, la capacità di ragionamento critico rispetto a casi specifici posti dai docenti.

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: 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