Obiettivi formativi
Fornire agli studenti i concetti base di reattività e proprietà delle superfici con particolare riferimento alle nuove tecnologie per la preparazione dei materiali. Illustrare le principali tecniche analitiche per caratterizzare superfici ed interfasi e le loro peculiarità.
Prerequisiti
Conoscenza della chimica analitica strumentale
Contenuti dell'insegnamento
Definizione di interfase e di superficie; materiali bulk e multilayers.
Tipi di interfasi.
Metodi classici e moderni per lo studio delle interfasi: informazioni ottenibili e campo di applicabilità.
Spessore della regione di interfase.
Campo di applicazione degli studi di interfasi. Esempi di reazioni, fenomeni e processi coinvolgenti superfici ed interfasi.
Proprietà principali delle interfasi e loro classificazione.
Metodi di modifica o preparazione di una superficie; classificazione; tecniche di attacco e di deposizione.
Tecniche di attacco
Attacchi chimici selettivi e non selettivi.
Cenni di composizione di miscele di attacco selettivo e non selettivo; funzione dei vari componenti e diagrammi di composizione ternari.
Effetto della temperatura e della viscosità.
Attacchi chimici fotoattivati.
Tecniche di deposizione.
Principali metodi di deposizione chimica e fisica.
Caratterizzazione
Caratterizzazione delle superfici e delle interfasi: metodi di caratterizzazione morfologica e chimica.
Caratterizzazione morfologica; principali difetti di punto e di superficie; difetti localizzati ed estesi; propagazione dei difetti nell’ interfase.
Caratterizzazione chimica; inomogeneità composizionale.
Valutazione delle caratteristiche funzionali.
Tecniche di caratterizzazione.
Interazione tra particelle e materiali; profondità di penetrazione nell’ interfase; diffusione e retrodiffusione.
Risoluzione laterale ed assiale.
Microscopia ottica; microscopio metallografico; sistemi di illuminazione; parametri fondamentali in microscopia ottica; principali aberrazioni del sistema ottico; microscopia in campo chiaro e campo scuro; microscopia in luce monocromatica e in luce polarizzata.
Utilizzo combinato di microscopia ottica e attacchi chimici selettivi.
L’ analisi quantitativa in microscopia ottica; principi di sistemi di acquisizione dei dati e digitalizzazione dell’ immagine; i sistemi di riconoscimento automatico esperti e non esperti.
Microscopia elettronica a scansione; principi di strumentazione e parametri fondamentali; l’ ingrandimento massimo; tipi di campioni analizzabili e loro preparazione; sistemi di rivelazione. Tipi di informazioni ottenibili.
Utilizzo combinato della microscopia elettronica, della fluorescenza X e della spettroscopia Auger.
Microscopia a forza atomica e profilometria.
Fondamenti di spettroscopia di fluorescenza X, la microsonda; la rivelazione a dispersione di energia; esempi applicativi
Fondamenti di spettroscopia Auger; principi di strumentazione; campo di applicazioni e principali differenze con la microsonda-X; ottenimento di profili di composizione; esempi applicativi.
Cenni alle altre spettroscopie di elettroni (ESCA, UPS).
Laser ablation ICP-MSLa spettroscopia di ioni secondari (SIMS); principi di strumentazione; tipi di sorgenti utilizzate; analisi qualitativa e quantitativa; la preparazione degli standard; profili di concentrazione; i problemi connessi alla ripetibilità dell’ analisi.
L’ ellissometria; principio di funzionamento e tipi di apparecchiature; la spettroscopia ellissometrica; informazioni ottenibili; l’acquisizione e il trattamento dei dati.
Tecniche per la determinazione delle nanoparticelle: one particle ICP-MS, tecniche di frazionamento, strategie di calibrazione bidimensionale.
Programma esteso
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Bibliografia
T.G. Rochow and E.G. Rochow, An introduction to microscopy by means of Light, Electrons, X-ray or ultrasound - Plenum press NYC ISBN 0-306-31111-9
Surface and Thin film analysis: principles, instrumentation, applications; H. Hubert and H. Jenett eds - Wiley-VCH Verlag, Weinheim (D), electronic ISBN 3-527-60016-7
R. Kellner J.M. Mermet, M. Otto, H.M. Widmer (Eds), Analytical Chemistry (chapter 10) - Wiley-VCH (ISBN 3-527-28881-3)
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Esame orale
Altre informazioni
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