Obiettivi formativi
Conoscenza delle principali strutture della materia soffice, delle loro proprietà e delle loro applicazioni.
Conoscenza delle tecniche di studio sperimentali e teoriche della materia soffice.
Capacità pratica di progettare e realizzare sperimentalmente semplici materiali soffici in base al design delle proprietà.
Capacità di presentare i risultati del proprio studio di approfondimento in termini concisi e linguaggio comprensibile ai non specialisti.
Prerequisiti
Sono richieste conoscenze di fisica dell materia, di chimica di base, di meccanica statistica.
Tutti gli elementi mancanti verranno comunque forniti all'interno del corso.
Contenuti dell'insegnamento
Struttura, proprietà ed applicazioni degli stati della materia soffice.
Si tratta degli stati d'aggregazione della materia non classificabili nell'antiquato (e scorretto) schema solido-liquido-gas, che sono estremamente comuni nella vita quotidiana e nelle struttire biologiche: sospensioni, emulsioni, schiume, gel...
Programma esteso
Storia della fisica della materia soffice.
Richiami di chimica, fisica della materia e meccanica statistica.
Sistemi complessi e strutture fuori dall'equilibrio
Strutture di base e loro proprietà:
-sospensioni
-emulsioni
-schiume
-gel
-srutture vetrose
-materia granulare
-aerosol
Strutture composte
La geometria della materia soffice: frattali e percolazione
Proprietà fisiche della materia soffice
Tecniche sperimentali per lo studio della materia soffice
Modelli teorici per la materia soffice
Applicazioni e ingegnerizzazione: biomateriali, alimenti, cucina molecolare, cosmetici, farmaci, tessuti, materiali biodegradabili, bioplastiche, ...
Bibliografia
R.A.L. Jones, Soft Condensed Matter , Oxford University Press, Oxford (2002).
-Materiale didattico, articoli, presentazioni forniti dal docente
Metodi didattici
Il corso si strtuttura in due periodi di lunghezza equivalente. Durante il primo, di carattere generale ed istituzionale, viene fornita una visione d'insieme della materia, insieme a tutte le nozioni teoriche necessarie. Alla fine del primo periodo, ogni studente sceglie un argomento attinenete al corso, che verrà approfondito, individualmente o in piccoli gruppi, attraverso attività sia di studio che di laboratorio (o di modellizzazione teorica).
Queste attività, se lo studente lo desidera, possono essere propedeutiche ad eventuali tesi di laurea attinenti alla disciplina.
Alla fine del secondo periodo, lo studente dovrà presentare una relazione scritta sull'attività svolta.
La presentazione orale di quest'attvità, che costituirà parte dell'esame, verrà preceduta da lezioni e sessioni individuali sulle tecniche di comunicazione e di presentazione.
Modalità verifica apprendimento
Ogni studente viene seguito personalmente durante l'attività del secondo periodo.
L'esame finale consiste nella prsentazione orale, corredata da eventuale materiale audiovisivo, dell'attività svolta nel secondo periodo, seguita da domande di approfondimento sul tema e da domande generali, relative alla parte istituzionale svolta nel primo periodo, per verificare la conoscenza organica della disciplina.
La durata dell'esame orale è di circa mezz'ora e metà del tempo è deicato alla presentazione orale.
Ai fini della valutazione vengono prese in considerazione sia la relazione scritta che l'esame orale. La relazione scritta, la presentazione orale e le domande contribuiscono in egual misura al voto finale.
Nella valuazione della relazione scritta vengono presi in considerazione sia i contenuti che lo stile di scrittura. Nella valutazione della presentazione orale, vengono presi in considerazione sia i contenuti, che lo stile del materiale di supporto e la capacità di esposizione e di sintesi.
Altre informazioni
Per secoli, la fisica si è occupata solo di sistemi composti da molecole piccole e semplici. Per questo, la scoperta della struttura e delle funzioni delle macromolecole ha aperto orizzonti inaspettati alla ricerca. Le molecole formate da un grande numero di atomi presentano proprietà peculiari e comportamenti estremamente vari. Ognuna può assumere diverse configurazioni, a seconda delle interazioni con l’ambiente, e si può legare alle altre in un gran numero di modi possibili. Queste proprietà sono alla base di una complessità sorprendente sia nelle funzioni delle singole unità, sia negli stati di aggregazione a cui possono dar luogo.
Il termine “materia soffice” diventa popolare e si diffonde a partire dal 1991, quando il neo premio Nobel per la fisica Pierre Gilles De Gennes decide di intitolare così la sua conferenza di premiazione. La necessità di questo tipo di fisica esiste da sempre. Ancora oggi molti libri di scuola riportano l’antiquata classificazione della materia in tre stati: solido, liquido e gas. E aggiungono che il solido ha forma e volume propri, il liquido solo il volume e il gas nessuno dei due. Tutto ciò è ovviamente e comicamente riduttivo. Se ci guardiamo intorno, sono pochissimi gli oggetti della vita quotidiana che ricadono in queste definizioni. Dove mettiamo i nostri capelli, i vestiti, il dentifricio, la carta, la colla, gli elastici, il chewingum, i cosmetici e tutto il cibo che mangiamo? Per tutte queste strutture sono state create nuove categorie: vetri, sospensioni, emulsioni, schiume, gel,. e nuovi strumenti di studio, sia concettuali che empirici. Il tutto applicazioni vastissime, che vanno dall’industria farmaceutica alla cosmetica, dal mondo alimentare ai nuovi biomateriali, ecologici, biodegradabili e rinnovabili, pensati per un futuro vicino, in cui i giacimenti petroliferi saranno esauriti.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
