Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
SCIENZA DEI MATERIALI ORD. 2015


6

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 48 0 0 115

Periodo

AnnoPeriodo
I anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
27/02/201709/06/2017

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline fisiche e chimicheCHIM/036


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. SAMBI MAUROCHIM/03Dipartimento di Scienze Chimiche

Altri Docenti

Non previsti.

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Corsi della Laurea in Scienza dei Materiali, con particolare riferimento ai contenuti dei corsi di Fisica 2, Chimica Fisica 2, Chimica Inorganica e dello Stato Solido, Struttura dei Solidi, Fisica dello Stato Solido.

Il corso fornisce le basi per una comprensione del ruolo delle superfici nel determinare le proprietà dei materiali e delle nanostrutture, con particolare riferimento alla produzione di aggregati funzionali supportati su superfici inorganiche. Saranno introdotte le necessarie nozioni di chimica e struttura delle superfici e verranno considerati i fattori termodinamici e cinetici che possono favorire od ostacolare l’auto-organizzazione atomica e molecolare di superficie. Si considereranno quindi le principali classi di strutture bidimensionali self-assembled supportate, i relativi metodi di preparazione e le principali tecniche di caratterizzazione morfologica, strutturale, elettronica e funzionale degli aggregati. Verranno approfondite le tecniche di caratterizzazione strutturale di superficie che fanno uso di luce di sincrotrone.

Didattica frontale.

Introduzione alla chimica delle superfici, necessità dell’ultra-alto vuoto. Energia libera di superficie (gamma), tensione superficiale. Modalità di crescita epitassiale. Cristalli: reticoli di Bravais, celle unitarie, indici di Miller. Anisotropia di gamma nei solidi cristallini. Metodo di Wulff per la determinazione della forma di equilibrio dei cristalli. Minimizzazione di gamma: rilassamento, ricostruzione, faceting. Superfici terminate bulk di elementi e composti: dipolo superficiale e autocompensazione. Superfici vicinali. Superstrutture: notazione di Wood e notazione matriciale. Strutture semplici, di coincidenza, incommensurate. Pattern di Moiré. STM - principi e modalità di utilizzo: misure ad altezza e a corrente costante. Determinazione della funzione lavoro locale, spettroscopia di tunneling a scansione (STS). Current Imaging Tunneling Spectroscopy (CITS). Tecniche di nanomanipolazione. STM in soluzione ed elettrochimico. AFM. Cinetica di superficie: eventi microscopici di diffusione. Teoria della nucleazione di campo medio. Crescita dendritica alle basse temperature. Crescita frattale, crescita a isole compatte. Limite termodinamico di Wulff. Riduzione della dispersione dimensionale con Ostwald ripening. Crescita su substrati anisotropi: step decoration di superfici vicinali. Quantum wires su superfici fcc(110), quantum dots su ricostruzioni. Quantum dots su network di dislocazioni. Strati templanti di ossidi per la crescita di nanocluster metallici. Superreticoli 3D di quantum dots di semiconduttori. Diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED). Approccio cinematico. Dall’immagine LEED alla periodicità nello spazio reale – conversione delle matrici. Presenza di domini. Diffrazione di elettroni ad alta energia a incidenza radente (RHEED). Fisisorbimento e chemisorbimento. Trattazione pseudo-omogenea: isoterme. Isoterma di Langmuir per il chemisorbimento non dissociativo, dissociativo, competitivo. Isoterme BET, di Temkin, BLK, Freundlich, Fowler-Guggenheim, Hill-De Boer. Desorbimento: equazione di Polanyi-Wigner. Desorbimento termico programmato (TPD). Interpretazione degli spettri TPD. Introduzione al self-assembly organico. Metodi di deposizione. Interazioni overlayer-substrato e inter-overlayer. Interazione O-S forte. Interazioni di VdW overlayer-substrato. Network supramolecolari vs network covalenti. Strutture supramolecolari di superficie a ponti a idrogeno. Networks nanoporosi. Network supramolecolari basati sulla coordinazione di metalli. Luce di sincrotrone. Produzione: LINAC, booster, anello di accumulazione. Parametri caratterizzanti della sorgente. Brillanza spettrale. Proprietà della radiazione da magnete curvante: ampiezza spettrale, collimazione. Proprietà della radiazione da insertion device: ondulatori e wiggler. Dall'anello di accumulazione alla camera sperimentale - la beamline: specchi e monocromatori. Fotoemissione ed emissione Auger. Analisi qualitative e quantitative. Il Chemical Shift. ARXPS. Applicazioni della luce di sincrotrone. Alta risoluzione energetica, temporale e spaziale (spettromicroscopia fotoelettronica). Variabilità dell'energia del fotone. Dipendenza delle sezioni d’urto di fotoemissione dall’energia del fotone. Uso dei minimi di Cooper. Diffrazione fotoelettronica angle scanned e energy scanned. Chemical shift photoelectron diffraction. Olografia fotoelettronica. Cenni sull'assorbimento di raggi X: modalità di esecuzione dell’esperimento – assorbimento, fluorescenza, elettroni secondari. Cenni sull'assorbimento di raggi X: XANES, EXAFS, NEXAFS. Cenni al dicroismo magnetico lineare e circolare di raggi X.

Prova orale.

Criteri di valutazione della prova orale sono la capacità di esposizione di un argomento a scelta, il rigore quantitativo nelle dimostrazioni, il grado di approfondimento degli argomenti, la capacità di istituire nessi tra argomenti diversi trattati nel corso.

G. Somorjai, Y. Li, Introduction to Surface Chemistry & Catalysis. : John Wiley & Sons, 2010 K. Kolasinski, Surface Science. : John Wiley & Sons, 2012

Appunti e presentazioni powerpoint di lezione, articoli e review indicati dal docente. http://www.chimica.unipd.it/mauro.sambi/pubblica/didattica.html