TECNICHE ANALITICHE DI CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI MICRO E NANO STRUTTURATI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- CATIA CONTADO
- Crediti formativi
- 6
- Percorso
- CHIMICA, MATERIALI ED ENERGIA
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/01
Obiettivi formativi
- Obiettivo generale del corso è quello di fornire agli Studenti conoscenze di base circa i metodi di analisi più comuni utilizzati per lo studio di materiali nano- e micro-nanostrutturati in sospensione.
Secondo i descrittori di Dublino:
• Conoscenza e capacità di comprensione
Il corso fornisce allo Studente nozioni sia sui principi che sugli aspetti strumentali di alcune tecniche di investigazione morfologica e chimica comunemente utilizzate per la caratterizzazione di micro- e nano-materiali in sospensione e superfici micro- e nano-strutturate.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Il corso mira a rinforzare con conoscenze specialistiche le capacità dello Studente di progettare una caratterizzazione quali- e quantitativa di (nano)materiali e superfici.
• Autonomia di giudizio
Il corso fornisce allo Studente gli elementi necessari per saper definire il “problema analitico”, anche nelle combinazioni più complesse di obiettivi di analisi e possibilità strumentali. Lo Studente sarà in grado di saper scegliere fra le diverse tecniche strumentali di analisi la/le più adatta/e alla caratterizzazione del materiale/superficie oggetto di indagine.
• Abilità comunicative
Il corso ha come obiettivo l'acquisiszione da parte dello Studente di un linguaggio scientifico specialistico appropriato all’ultimo anno del Corso di Laurea Magistrale.
• Capacità di apprendere
Il corso stimola lo Studente ad impiegare fonti bibliografiche scientificamente autorevoli e riconosciute a livello internazionale in modo da saper discutere criticamente i risultati ottenuti anche attraverso complessi approcci strumentali. Prerequisiti
- Gli studenti devono avere un'ottima conoscenza dei fondamenti di chimica analitica.
Contenuti del corso
- Introduzione: cosa s'intende per materiali nano- e microstrutturati secondo la normativa UE vigente.
Importanti parametri chimico-fisici che devono essere determinati per caratterizzare nano- e micromateriali: dimensione, forma, struttura, chimica e stato cristallino.
Materiali dispersi: proprietà cinetiche, ottiche ed elettriche delle sospensioni colloidali.
Principi e tecniche basate sulla filtrazione e sulla centrifugazione.
Tecniche di dimensionamento: Centrifugal separation (CPS), analytical ultrcentrifugation (AUC), Field - flow fractionation (FFF), tecniche cromatografiche, elettroforesi, tecniche di light scattering (Dynamic light scattering - DLS, multi-angle light scattering - MALS).
Tecniche analitiche per la caratterizzazione morfologica delle superfici: Microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM). Microscopia a forza atomica (AFM).
Tecniche analitiche per la caratterizzazione chimica:
cenni alle tecniche proton-induced X-ray emission (PIXE) e X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
Metodo Brunauer–Emmett–Teller (BET). Metodi didattici
- Il metodo didattico è di tipo esplicativo. Nel corso di lezioni frontali il docente illustra gli argomenti del corso fornendo spiegazioni alla lavagna e proiettando diapositive. Ogniqualvolta è possibile le spiegazioni sono sostenute dalla proiezione di video (tutorials), selezionati dai siti delle ditte costruttrici e/o da laboratori universitari in cui gli strumenti sono utilizzati di routine.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- La valutazione dell’apprendimento (meccanico; comprensione; applicazione; correlazione) avverrà attraverso un colloquio orale della durata variabile tra i 20 ed i 40 minuti.
La valutazione si basa sulla conoscenza dei contenuti somministrati e sulla capacità di applicare tale conoscenza alla risoluzione di specifici problemi analitici. Si consegue una valutazione positiva se si dimostra di conoscere l’argomento/nozione/definizione e di saper contestualizzare tali nozioni nell’ambito della caratterizzazione di materiali dispersi e/o superfici strutturate.
Al termine del colloqio, la commissione analizzerà assieme al candidato la conguità e la completezza delle risposte date, stimalando l'autovalutazione, ed esprimerà la valutazione finale. Testi di riferimento
- Agli studenti vengono fornite le diapositive e/o note proiettate a lezione, pubblicazioni/articoli a carattere specialistico su ciascun argomento, brochures e/o documenti tecnici inerenti gli aspetti strumentali delle tecniche trattate.
Gli argomenti trattati possono essere ritrovati in capitoli di testi di chimica analitica strumentale, indicati dal docente.
Esempi di testi utili per l'approfondimento sono:
Catia Contado, Particle Separation Techniques - Fundamentals, Instrumentation, and Selected Applications, 1st Edition, Elsevier, 2022
Robert J. Hunter, Foundations of colloid science, Volume 1,Oxford,Science Pubblication, 2001.
Robert J. Hunter, Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications, Academic Press, 2013
Di Craig F. Bohren, Donald R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley Interscience Publications, 1983
Terence Allen, Particle Size Measurement, Chapman and Hall, 1975
Field-Flow Fractionation Handbook, Martin E. Schimpf , Karin Caldwell, J. Calvin Giddings Editors, Wiley Interscience, 2000
Particle Separation Techniques, Fundamentals, Instrumentation, and Selected Applications. Editor: Catia Contado, 1st Edition - Elsevier 2022
