Obiettivi formativi
Acquisizione dei concetti fondamentali per lo studio di processi molecolari dipendenti dal tempo. Descrizione dei processi lineari di interazione radiazione-materia (teoria delle perturbazioni e teoria della risposta). I principi della spettroscopia ottica lineare (elettronica e vibrazionale) I principi delle spettroscopie magnetiche (principalmente NMR).
Contenuti dell'insegnamento
Per cominciare rivediamo alcuni concetti di base:
* lo spettro elettromagnetico
* la misura dei uno spettro di assorbimento: assorbanza
* le trasformate di Fourier
Radiazione elettromagnetica:
* trattazione classica e quantistica
* Hamiltoniano di interazione radiazione-materia
Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo (ordine lineare)
* discussione generale
* applicazione all'assorbimento ed emissione di radiazione monocromatica
* approssimazione di dipolo elettrico
* assorbimento, emissione spontanea e stimolata
Teoria della risposta lineare
* funzione risposta e suscettività
* esperimenti steady-state e time-resolved
* la matrice densità
* processi attivi e passivi, relazioni di Kramers-Krönig
* costante dielettrica complessa: indice di rifrazione e coefficiente di estinzione
* formulazione microscopica delle funzioni risposta e suscettività
* rilassamento e forme di banda
Spettroscopia ottica
* la separazione dei moti
* regole di selezione
* spettroscopia vibrazionale: coordinate normali, coordinate interne, frequenze di gruppo, spettroscopia FT-IR e cenni di spettroscopia Raman
* spettroscopia elettronica: assorbimento, forme di banda e fattori di Frank-Condon, fluorescenza, regola di Kasha, eccitazione di fluorescenza, fosforescenza. Cromofori organici, solvatocromia.
* Spettroscopia ottica con luce polarizzata: il tensore polarizzabilità, misure in cristalli e in soluzione. Misure in soluzione: spettri ORD e CD
Spettroscopia magnetica
* l'esperimento base NMR ed ESR
* NMR in soluzione: chemical shift e J-coupling
* FT-NMR: l'esperimento di base ed alcuni esperimenti più raffinati
* sistemi a molti spin non-interagenti, matrici densità e operatori prodotto
* un esempio: la sequenza spin-echo
* sistemi di spin interagenti, matrici densità ed operatori prodotto
* un esempio: la sequenza spin-echo applicata a spin interagenti
* cenni a 2D- NMR
Bibliografia
G.C.Schatz, M.A.Ratner, Quantum Mechanics in Chemistry, Dover (2002) (capitoli selezionati)
J. McHale Molecular Spectroscopy (capitoli selezionati)
S. Fischer, P. Scherer, Theoretical Molecular Biophysics, Springer (2010) (capitoli selezionati)
M.H. Levitt, Spin Dynamics, Wiley (capitoli selezionati)
note di lezione rese disponibili agli studenti
