NANOCHIMICA
cod. 1008992

Anno accademico 2022/23
1° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Ludovico CADEMARTIRI
Settore scientifico disciplinare
Chimica generale e inorganica (CHIM/03)
Ambito
Attività formative affini o integrative
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
48 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Obiettivi formativi

D1 – Conoscenza e capacità di comprensione
Lo/a studente/ssa saprà descrivere i concetti fondamentali della nanochimica e come vengono applicati alle diverse classi di materiali. Comprenderà la basi termodinamiche della crescita di nanocristalli e delle interazioni tra di essi. Saprà descrivere come le interazioni influiscono sull’autoassemblaggio di nanocristalli. Conoscerà metodi per il controllo della dimensione, forma, difetti, e chimica superficiale di nanostrutture, nonché’ l’effetto di questi parametri sulle proprietà ottiche, magnetiche, biologiche, ed elettriche dei materiali.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo/a studente/ssa avrà la capacità di stilare una o più strategie sintetiche per l’ottenimento di una nanostruttura proposta. Nonché’ avrà la capacità di prevedere qualitativamente come le proprietà del materiale vengano modificate nella forma nanostrutturata. Infine, lo/a studente/ssa saprà quali approcci di caratterizzazione siano necessari per validare il successo delle strategie sintetiche da egli/ella proposte.

D3 - Autonomia di giudizio
Lo/a studente/ssa sarà in grado di valutare autonomamente dati di caratterizzazione che identifichino aspetti fondamentali dei materiali nanostrutturati (composizione, dimensione, forma, struttura cristallina). Inoltre saprà identificare caratterizzazioni addizionali che potrebbero essere necessarie per identificare univocamente un materiale nanostrutturato.

D4 – Abilità comunicative
Lo/a studente/ssa sarà in grado di reperire informazioni e comunicare su problematiche relative alla nanochimica.

D5 - Capacità di apprendimento
Lo/a studente/ssa sarà in grado di ottenere e vagliare informazioni attraverso banche dati e motori di ricerca, e sarà in grado di continuare a studiare autonomamente la materia della nanochimica.

Prerequisiti

Conoscenza di base di elettromagnetismo, termodinamica, acquisite negli insegnamenti della laurea triennale.

Contenuti dell'insegnamento

Introduzione ai concetti fondamentali della nanochimica da un punto di vista fenomenologico.
Controllo delle superfici dei materiali nanostrutturati
Controllo delle dimensioni dei materiali nanostrutturati
Controllo della forma dei materiali nanostrutturati
Controllo delle superstrutture dei materiali nanostrutturati
Controllo dei difetti in materiali nanostrutturati.
Controllo delle interazioni tra materiali nanostrutturati e strutture biologiche.
Metodi di caratterizzazione per nanostrutture

Programma esteso

Introduzione ai concetti fondamentali della nanochimica da un punto di vista fenomenologico: effetto di superfici, dimensioni, forma sulle proprietà dei materiali; uso dell’autoassemblaggio per la creazione di materiali; ruolo dei difetti sulle proprietà e funzioni dei materiali; l’interazione tra materiali e strutture biologiche.

Controllo delle superfici dei materiali nanostrutturati
• Uso di procedure di grafting molecolare per modificare la chimica di superficie di superfici di ossidi, calcogeni, e metalli.
• Uso di procedure di litografia soffice per il patterning di superfici. Applicazioni in microfluidica.

Controllo delle dimensioni dei materiali nanostrutturati
• Nozioni fondamentali di crescita di nanocristalli.
• Sintesi, stabilizzazione, e purificazione di colloidi nanostrutturati utilizzando interazioni repulsive.
• Effetto delle dimensioni sulle proprietà ottiche, elettroniche e magnetiche dei materiali (risonanza plasmonica, confinamento quantistico, e superparamagnetismo).

Controllo della forma dei materiali nanostrutturati
• Uso di templanti (fisici come le membrane di allumina, o chimici come nello scambio galvanico, scambio di cationi, o effetto Kirkendall) per la creazione di nanostrutture con forme definite e ripetibili.

Controllo delle superstrutture dei materiali nanostrutturati
• Uso dell’autoassemblaggio di surfattanti per la sintesi di materiali inorganici o ibridi con strutture nano- o mesoporose. Classificazione dei materiali mesoporosi.
• Uso di deposizione a strati alternati con polielettroliti o nanostrutture cariche.
• Uso di autoassemblaggio indotto da evaporazione per la formazione di superreticoli di nanoparticelle.

Controllo dei difetti in materiali nanostrutturati.
• Controllo di difetti superficiali per la formazione di superfici superidrofobiche.

Controllo delle interazioni tra materiali nanostrutturati e strutture biologiche.
• Uso delle proprietà ottiche e magnetiche dei materiali nanostrutturati per applicazioni terapeutiche o diagnostiche.
• Uso di grafting molecolare con oligomeri per la creazione di nano particelle “stealth”

Metodi di caratterizzazione per nanostrutture
• Classificazione dei sistemi di caratterizzazione dei materiali nanostrutturati concentrato principalmente sulle loro limitazioni e sulle informazioni che possono essere ottenuti da essi.

Bibliografia

Concepts of Nanochemistry
Ludovico Cademartiri & Geoffrey A. Ozin
Wiley-VCH, I ed.

Metodi didattici

Auspicabilmente le lezioni si terranno in presenza, tuttavia con il perdurare dell’emergenza Covid-19, le attività si potranno svolgere in telepresenza attraverso l’utilizzo delle piattaforme Teams ed Elly. In particolare, saranno realizzate lezioni in modalità sia sincrona (via Teams) che asincrona (caricate sulla pagina Elly del corso).

Modalità verifica apprendimento

La preparazione verrà verificata con una prova orale valutata in trentesimi. La prova orale consisterà in una interrogazione su un argomento trattato a lezione a scelta dello studente e su due argomenti scelti dal docente. In uno di questi, allo/a studente/ssa verrà richiesta la formulazione di una strategia sintetica per ottenere una nanostruttura selezionata dal docente, quali proprietà ci si può aspettare da tale nanostruttura, nonché’ quali approcci di caratterizzazione siano necessari per validare il successo della strategia sintetica da egli/ella proposta.

Altre informazioni

NESSUNA