Obiettivi formativi
Conoscenze: il corso fornisce concetti avanzati in spettroscopia ottica e in fotonica e multifotonica molecolare, tra cui conoscenze fondamentali approfondite sulle teorie dei trasferimenti di energia e dei trasferimenti di carica, oltre ad un'introduzione a tecniche ed applicazioni avanzate in spettroscopia non-lineare e risolta nel tempo.
Capacità di comprensione: le conoscenze di base acquisite negli anni precedenti relative alla spettroscopia molecolare e alla quanto-meccanica vengono consolidate e messe a frutto per affrontare concetti più avanzati, con apertura sulle tecniche applicative più interessanti e attuali nel campo dei materiali molecolari e della chimica biomolecolare.
Prerequisiti
Conoscenze di base in quanto-meccanica e in spettroscopia molecolare.
Contenuti dell'insegnamento
Trasferimenti di energia; Trasferimenti elettronici; Ottica non-lineare; Microscopia ottica (anche multifotonica); Equazioni di Bloch ottiche e photon echo; Spettroscopia ottica bidimensionale.
Programma esteso
Trasferimenti di energia
- Meccanismi di Förster e di Dexter
- Applicazioni del FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer): Studio dell'associazione macromolecolare e della distanza intermolecolare; folding delle proteine; energy harvesting; sensing.
Trasferimenti elettronici
Modello di Marcus e applicazioni ai sistemi molecolari
Ottica non-lineare
- Teoria della risposta non-lineare: iperpolarizzabilità ai vari ordini
- Processi al secondo ordine: generazione di seconda armonica e sue applicazioni
- Processi al terzo ordine: scattering Raman e Assorbimento di due fotoni (e loro applicazioni)
Microscopia ottica (anche multifotonica)
- Microscopia confocale
- Imaging ottico multifotonico
Equazioni di Bloch ottiche e Photon Echo
Spettroscopia IR bidimensionale
Bibliografia
J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer 2006.
V. May, O. Kuhn, Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley 2004.
R. W. Boyd, Nonlinear Optics, Academic Press 2008.
Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics, Wiley-Interscience 1984.
P. Hamm and M. Zanni, Concepts and Methods of 2D Infrared Spectroscopy, Cambridge University Press 2011.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati vengono verificate attraverso un esame orale che viene svolto, per una parte, in maniera classica, e per un'altra parte attraverso la presentazione da parte dello studente di un argomento a piacere tra quelli trattati nel corso o ad esso attinenti.
Altre informazioni
Oltre ad una vasta bibliografia, agli studenti vengono fornite dispense dettagliate su tutti gli argomenti del corso.
