2. Docenti
  3. Didattica

TECNOLOGIE DI ANALISI DI NANOMATERIALI

Antonio DI BARTOLOMEO TECNOLOGIE DI ANALISI DI NANOMATERIALI

0512900021
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
SCIENZE E NANOTECNOLOGIE PER LA SOSTENIBILITÀ
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2022
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
ANTONIO DI BARTOLOMEO T Curriculum
MASSIMILIANO POLICHETTI Curriculum
Obiettivi
OBIETTIVO GENERALE:
L’INSEGNAMENTO HA L’OBIETTIVO DI FORNIRE AGLI STUDENTI LE CONOSCENZE ED I PRINCIPI FONDAMENTALI DI BASE RIGUARDANTI LA PRINCIPALI TECNICHE DI ANALISI DEI NANOMATERIALI, E DI FORMARE LO STUDENTE ALLO STUDIO DELLE CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE, STRUTTURALI, COMPOSIZIONALI, ELETTRICHE, E MAGNETICHE DEI MATERIALI NANOSTRUTTURATI MEDIANTE LA CONOSCENZA DI TECNICHE ED APPARECCHIATURE AVANZATE DI IMAGING, DI CARATTERIZZAZIONE ANALITICA E DI ANALISI DELLE PROPRIETA’ FISICHE

CONOSCENZA E CAPACITA’ DI COMPRENSIONE:
ALLA FINE DEL CORSO LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE SARANNO:
- LE TECNICHE DI SPETTROSCOPIA OTTICA, ELETTRONICA, A SCATTERING IONICO E A RAGGI X
- LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE DI MICROSCOPIA ELETTRONICA E A SCANSIONE DI SONDA
- LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE DI MISURA DELLE PROPRIETA’ ELETTRICHE ED OPTOELETTRONICHE DEI NANOMATERIALI
- LE TECNICHE PER LA MISURE A TEMPERATURA E PRESSIONE CONTROLLATA
-LA DESCRIZIONE E LA TRATTAZIONE DEI COMPORTAMENTI MAGNETICI DEI MATERIALI CON PARTICOLARE RIGUARDO A CAMPIONI DI DIMENSIONI NANOMETRICHE: PARAMAGNETISMO, FERROMAGNETISMO, DIAMAGNETISMO, SUPERPARAMAGNETISMO, FERRIMAGNETISMO, ANTIFERROMAGNETISMO.
- LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE DI MISURA DELLE PROPRIETA’ MAGNETICHE IN CAMPO DC – IL MAGNETOMETRO A CAMPIONE VIBRANTE – LA TECNICA AD ESTRAZIONE – MAGNETOMETRIA AD EFFETTO KERR – CENNI SUL MAGNETOMETRO SQUID
- LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE DI MISURA DELLA SUSCETTIVITA’ MAGNETICA IN CAMPO ALTERNATO E L’ANALISI DEI COMPORTAMENTI AL VARIARE DEI PARAMETRI ESTERNI DI MISURA
- LE PROPRIETA’ DEI MATERIALI SUPERCONDUTTORI NANOSTRUTTURATI – I DIFETTI NANOMETRICI NEI SUPERCONDUTTORI ED IL LORO EFFETTO - LE TECNICHE DI MISURA DELLE GRANDEZZE CARATTERISTICHE ED UTILI PER LE APPLICAZIONI.

CAPACITA’ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
IL CORSO INTENDE FORNIRE ALLO STUDENTE LA CAPACITA’ DI SVILUPPARE ABILITA’ NELL’INDIVIDUARE LA TECNICA DI ANALISI ADATTA ALLA PROPRIETA’ DA MISURARE, ED ALL’ESTRAZIONE DI INFORMAZIONI SULLE CARATTERISTICHE DEI NANOMATERIALI CORRELABILI AL LORO COMPORTAMENTO MACROSCOPICO, ANCHE MEDIANTE L’ELABORAZIONE DIRETTA DI ALCUNI SET DI DATI SPERIMENTALI OTTENUTI SU CAMPIONI NANOSTRUTTURATI

AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
S’INTENDE INCORAGGIARE, TRAMITE DOMANDE E DISCUSSIONI, L’APPRENDIMENTO CRITICO DEGLI ARGOMENTI DEL CORSO, CON L’OBIETTIVO DI PERMETTERE IL RAGGIUNGIMENTO, ALLA FINE DEL CORSO, DI UN BUON LIVELLO DI AUTONOMIA RIGUARDO L’ANALISI DI SITUAZIONI SIA PRATICHE CHE TEORICHE.

ABILITA’ COMUNICATIVE:
L'INSEGNAMENTO INTENDE FORNIRE GLI STUDENTI DELLA PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO SCIENTIFICO, DELLE CONOSCENZE TECNICHE DI BASE E DEI RAGIONAMENTI NECESSARI AD ESPORRE E COMUNICARE IN MANIERA CRITICA E SCIENTIFICAMENTE RIGOROSA LE CONOSCENZE ACQUISITE.

CAPACITA’ DI APPRENDIMENTO:
ALLA FINE DEL CORSO LO STUDENTE AVRA’:
APPRESO COME AFFRONTARE L’ANALISI DI DIVERSE PROPRIETA’ DEI NANOMATERIALI;
ACQUISITO UNA COMPRENSIONE DELLE CARATTERISTICHE TECNICHE PRINCIPALI, DELLA SENSIBILITA’, DEI PARAMETRI FONDAMENTALI E DELLE POSSIBILITA’ OFFERTE DALLE VARIE TECNICHE DI ANALISI TRATTATE;
APPRESO LA CAPACITA’ DI UTILIZZARE DIVERSI STRUMENTI DI MISURA.
Prerequisiti
PREREQUISITI DEL CORSO: ALGEBRA, VETTORI , FUNZIONI ELEMENTARI, DERIVATE ED INTEGRALI. E’ INOLTRE OPPORTUNO CHE LO STUDENTE ABBIA SUPERATO CON PROFITTO ALMENO GLI ESAMI DI CHIMICA E FISICA DI BASE E CHE ABBIA UNA CONOSCENZA SOLIDA DEI CONCETTI RELATIVI A CINEMATICA, FORZA, MOMENTO, LAVORO, ENERGIA, POTENZIALE, CORRENTE ELETTRICA, CAMPO ELETTRICO E CAMPO MAGNETICO.
Contenuti
TECNICHE DI CARATTERIZZAZIONE DEI NANOMATERIALI
LEZIONI FRONTALI E LABORATORIO (48 ORE)

1 CARATTERIZZAZIONE FISICA E CHIMICA DEI NANOMATERIALI (2 ORE)
MORFOLOGIA E DIMENSIONE DELLE PARTICELLE, STRUTTURA LOCALE, STRUTTURA CRISTALLINA, MICROSTRUTTURA, CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE, DIFETTI STRUTTURALI, STUDI OTTICI, ANALISI STRUTTURALE, STUDI ELEMENTARI, STIMA DIMENSIONALE, CARATTERISTICHE FISICO-CHIMICHE, PROPRIETÀ MAGNETICHE IN CAMPO AC E DC

2. SPETTROSCOPIA OTTICA (2 ORE)
SPETTROSCOPIA DI ASSORBIMENTO OTTICO (OAS), FOTOLUMINESCENZA (PL), SPETTROSCOPIA INFRAROSSA IN TRASFORMATA DI FOURIER (FTIR), SPETTROSCOPIA RAMAN

3. SPETTROSCOPIA ELETTRONICA (2 ORE)
SPETTROSCOPIA A RAGGI X A DISPERSIONE DI ENERGIA (EDS), SPETTROSCOPIA FOTOELETTRONICA A RAGGI X (XPS), SPETTROSCOPIA ELETTRONICA AUGER (AES), SPETTROSCOPIA FOTOELETTRONICA ULTRAVIOLETTA (UPS)

4. SPETTROSCOPIA DI DIFFUSIONE IONICA (2 ORE)
SPETTROSCOPIA DI DIFFUSIONE IONICA, IONI BASICI NELLA SPETTROSCOPIA DI DIFFUSIONE IONICA, RISOLUZIONE DI MASSA MEDIANTE SPETTROSCOPIA DI DIFFUSIONE IONICA, SPETTROMETRIA DI RETRODIFFUSIONE DI RUTHERFORD (RBS), SPETTROMETRIA DI MASSA DI IONI SECONDARI (SIMS)

5. TECNICHE RADIOLOGICHE (2 ORE)
TECNICA DI DIFFRAZIONE DI RAGGI X (XRD), DIFFUSIONE DI RAGGI X A PICCOLO ANGOLO (SAXS, SPETTROSCOPIA DI ASSORBIMENTO DI RAGGI X (XAS)

6. MICROSCOPIA ELETTRONICA (2 ORE)
MICROSCOPIA ELETTRONICA A SCANSIONE (SEM), MICROSCOPIA ELETTRONICA A TRASMISSIONE (TEM)/ALTA RISOLUZIONE (HR-TEM) CON DIFFRAZIONE ELETTRONICA AD AREA SELEZIONATA (SAED), MICROSCOPIA ELETTRONICA A TRASMISSIONE AMBIENTALE (ETEM)

7. MICROSCOPIA CON SONDA A SCANSIONE (SPM) (2 ORE)
MICROSCOPIA A TUNNEL DI SCANSIONE (STM), MICROSCOPIA A FORZA ATOMICA (AFM), MICROSCOPIA A FORZA CON SONDA KELVIN (KPFM)

8. TECNICHE DI CARATTERIZZAZIONE ELETTRICA (10 ORE):
8.1 RESISTIVITÀ (3 ORE)
RESISTIVITÀ COME FUNZIONE DELLA DENSITÀ DEL DROGAGGIO, DENSITÀ DEL PORTATORE INTRINSECO, SONDA A DUE PUNTI O A QUATTRO PUNTI, FATTORI DI CORREZIONE, RESISTIVITÀ DI CAMPIONI DI FORMA ARBITRARIA, CIRCUITI DI MISURAZIONE
8.2 DENSITÀ DEI PORTATORI E DEL DOPING (3 ORE)
CAPACITÀ-TENSIONE (C-V), CAPACITÀ DIFFERENZIALE, OFFSET DI BANDA, PROFILER ELETTROCHIMICO C-V (ECV), CORRENTE-TENSIONE (I-V), RESISTENZA DI DIFFUSIONE, RESISTENZA IN SERIE, PORTATORI DI MINORANZA E TRAPPOLE DI INTERFACCIA, EFFETTO HALL, TECNICHE OTTICHE
8.3 RESISTENZA DI CONTATTO E BARRIERE SCHOTTKY (4 ORE)
CONTATTI METALLO-SEMICONDUTTORE, RESISTENZA DI CONTATTO, TECNICHE DI MISURAZIONE, METODO A DUE TERMINALI A DUE CONTATTI, METODI A DUE TERMINALI A CONTATTI MULTIPLI, CONTATTI NON PLANARI, ALTEZZA DELLA BARRIERA SCHOTTKY, CORRENTE-TENSIONE, CORRENTE-TEMPERATURA, CAPACITÀ-TENSIONE, FOTOCORRENTE

9 DESCRIZIONE DELLE PROPRIETÀ MAGNETICHE DEI MATERIALI (3 ORE)
PARAMAGNETISMO, FERROMAGNETISMO, SUPERPARAMAGNETISMO, DIAMAGNETISMO, FERRIMAGNETISMO. ANTIFERROMAGNETISMO – IL CICLO DI ISTERESI MAGNETICA, LA MAGNETIZZAZIONE RIMANENTE, LA COERCIVITÀ – I DOMINI MAGNETICI

10 LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE PER LA MISURA DELLE PROPRIETÀ MAGNETICHE IN CAMPO DC (1,5 ORE)
IL SENSORE DI HALL - IL MAGNETOMETRO DEL CAMPIONE VIBRANTE - LA TECNICA DI ESTRAZIONE - LA MAGNETOMETRIA DI KERR - LA MAGNETOMETRIA SQUID (CENNI)

11 LE TECNICHE E LE APPARECCHIATURE PER LA MISURA DELLE PROPRIETÀ MAGNETICHE IN CAMPO AC (1,5 ORE)
LA COMPLESSA SUSCETTIBILITÀ MAGNETICA AC – LA SUSCETTOMETRIA AC – SUSCETTOMETRO A SINGOLA BOBINA DI PICK-UP – SUSCETTOMETRO A DOPPIA BOBINA DI PICK-UP

12 LE PROPRIETÀ DEI MATERIALI SUPERCONDUTTORI (2 ORE)
PROPRIETÀ ELETTRICHE E MAGNETICHE DEI MATERIALI SUPERCONDUTTORI – FILM SOTTILI SUPERCONDUTTORI – DIFETTI NANOMETRICI NEI SUPERCONDUTTORI E LORO EFFETTO SULLE PROPRIETÀ SUPERCONDUTTIVE – TECNICHE DI MISURA DELLE PROPRIETÀ UTILI PER LE APPLICAZIONI

13. TECNICHE DI CARATTERIZZAZIONE MAGNETICA ‘SUL CAMPO’ (16 ORE):
MISURA DELLA MAGNETIZZAZIONE DC DI NANOPARTICELLE MAGNETICHE IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA E DEL CAMPO MAGNETICO – ANALISI DELLA SUSCETTIBILITÀ AC DI NANOPARTICELLE MAGNETICHE – MISURA DELL'EFFETTO KERR MAGNETO-OTTICO DI UN FILM DI NANOPARTICELLE MAGNETICHE INCORPORATO IN UNA MATRICE – ANALISI DEI DATI ED ESTRAZIONE DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI DALLE CURVE SPERIMENTALI
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE 48 ORE DI DIDATTICA FRA LEZIONI IN AULA ED IN LABORATORI DI RICERCA DOVE OPERANO APPARECCHIATURE PER L’ANALISI DI NANOMATERIALI. LA FREQUENZA NON E’ OBBLIGATORIA MA E’ FORTEMENTE CONSIGLIATA. TUTTI I CALCOLI PIU’ RILEVANTI E NECESSARI ALL’ESPOSIZIONE DEI CONCETTI E DELLE TECNICHE VENGONO ESEGUITI E CHIARITI DURANTE OGNI LEZIONE.
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DI INSEGNAMENTO E’ CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME ORALE, CON VALUTAZIONE ESPRESSA IN TRENTESIMI. LA PROVA ORALE CONSISTERA’ NELLL’ESPOSIZIONE, SOTTO FORMA DI SEMINARIO DI CIRCA 20 MINUTI, DI UNA TECNICA DI ANALISI DI NANOMATERIALI SCELTA A PIACERE DALLO STUDENTE, ED IN QUESITI POSTI DALLA COMMISSIONE SUGLI ARGOMENTI DEL PROGRAMMA EFFETTUATO. UN’ESPOSIZIONE SUFFICIENTEMENTE CORRETTA ED ADEGUATAMENTE DETTAGLIATA DELLA TECNICA SELEZIONATA GARANTISCE IL SUPERAMENTO DELL’ESAME CON IL VOTO MINIMO PARI A 18, MENTRE UNA ESPOSIZIONE ECCELLENTE ED APPROFONDITA CONSENTE DI RAGGIUNGERE UN VOTO MASSIMO PARI A 24. LE RISPOSTE AI SUCCESSIVI QUESITI SUL PROGRAMMA DEL CORSO CONSENTONO POI DI RAGGIUNGERE UN VOTO PARI A 30. LA LODE VERRA’ ASSEGNATA AGLI STUDENTI CHE MOSTRERANNO PADRONANZA NELLA DISCUSSIONE DELLA TECNICA DI ANALISI ESPOSTA, OTTIMA CAPACITA’ DI LINGUAGGIO SCIENTIFICO, RICCHEZZA DI CONTENUTI ESPOSTI E RISPOSTE CORRETTE E DETTAGLIATE AI QUESITI POSTI.
L’ESAME È FINALIZZATO AD ACCERTARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA, CAPACITA’ DI COMPRENSIONE E LIVELLO DI APPROFONDIMENTO RAGGIUNTI DALLO STUDENTE, E DI VERIFICARE LA CAPACITA’ DI ESPOSIZIONE CON L’UTILIZZO DELLA TERMINOLOGIA APPROPRIATA.
Testi
TESTI DI RIFERIMENTO:
-E. O. ORTEGA ET AL., “MATERIAL CHARACTERIZATION TECHNIQUES AND APPLICATIONS”, SPRINGER 2022
-I. MUNAWEERA, M.L. C. MADHUSHA, “CHARACTERIZATION TECHNIQUES FOR NANOMATERIALS”, CRC PRESS 2023
-DIETER K. SCHRODER, “SEMICONDUCTOR MATERIAL AND DEVICE CHARACTERIZATION”, THIRD EDITION JOHN WILEY & SONS, INC., 2006

ALTRO MATERIALE DIDATTICO:
-SLIDES ED APPUNTI DEL CORSO
PER APPROFONDIMENTI:
- S. MORUP, C. FRANDSEN E M.F. HANSEN, “MAGNETIC PROPERTIES OF NANOPARTICLES”
- S. BLUNDELL, “MAGNETISM IN CONDENSED MATTER” – OXFORD MASTER SERIES IN CONDENSED MATTER PHYSICS
- C.V TOPPING E S.J BLUNDELL , “A.C. SUSCEPTIBILITY AS A PROBE OF LOW-FREQUENCY MAGNETIC DYNAMICS”- J. PHYS.: CONDENS. MATTER 31 013001 (2019)
Altre Informazioni
LINGUA DELLE LEZIONI: ITALIANO O INGLESE
ULTERIORI INFORMAZIONI POSSONO ESSERE RICHIESTE VIA E-MAIL AI DOCENTI DEL CORSO, AGLI INDIRIZZI:
ADIBARTOLOMEO@UNISA.IT (PROF. ANTONIO DI BARTOLOMEO)
MPOLICHETTI@UNISA.IT (PROF. MASSIMILIANO POLICHETTI)
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]