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DISPOSITIVI ELETTRO-OTTICI PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE

ALESSANDRO LANDI DISPOSITIVI ELETTRO-OTTICI PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE

0522300059
DIPARTIMENTO DI CHIMICA E BIOLOGIA "ADOLFO ZAMBELLI"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
CHIMICA
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2016
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
756LEZIONE
336ESERCITAZIONE
224LABORATORIO
AMEDEO CAPOBIANCO T Curriculum
ALESSANDRO LANDI Curriculum
Obiettivi
OBIETTIVO GENERALE
OBIETTIVO DEL CORSO È INTRODURRE LO STUDENTE ALLA CONOSCENZA DEI PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DI DISPOSITIVI ELETTRO OTTICI, QUALI CELLE, DIODI-LED, FOTODIODI, DISPOSITIVI DI STAMPA E LASER.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
LO STUDENTE:
- APPRENDERÀ I PRINCIPI CHIMICO-FISICI CHE REGOLANO LE PROPRIETÀ ELETTRICHE, OTTICHE E MECCANICHE DEI MATERIALI ORGANICI ED INORGANICI UTILI ALLO SVILUPPO SOSTENIBILE DI DISPOSITIVI PER APPLICAZIONI TECNOLOGICHE IN ELETTRONICA, COME AD ESEMPIO CELLE FOTOVOLTAICHE, DISPOSITIVI LED ED OLED E DISPOSITIVI PER LA FOTONICA E COMPRENDERÀ I PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DI TALI DISPOSITIVI;
- SARÀ IN GRADO DI SVOLGERE ATTIVITÀ DI RICERCA NEL SETTORE DEI MATERIALI ORGANICI, DI COMPRENDERE E INTERPRETARE LE PROBLEMATICHE INERENTI ALLA DISCIPLINA E LE SOLUZIONI PROPOSTE NELLA LETTERATURA CORRENTE.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI:
- PROGETTARE UNA CELLA SOLARE CHE IMPIEGA SOSTANZE COLORANTI ORGANICHE IN SOLUZIONE E DI FARE PREVISIONI SULLA SUA APPLICABILITÀ;
- PROGRAMMARE IN LINGUAGGIO MATLAB DEI CODICI IN GRADO DI ESEGUIRE SIMULAZIONI TEORICHE SUI VARI ARGOMENTI DEL CORSO E DI AFFRONTARE IN AUTONOMIA LO STUDIO COMPUTAZIONALE DELLE PRINCIPALI PROPRIETÀ OTTICHE DI STRUTTURE MOLECOLARI, AGGREGATI SUPRAMOLECOLARI E MATERIALI INORGANICI.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI ANALIZZARE CRITICAMENTE LA VALIDITÀ DEI RISULTATI OTTENUTI DALLE SIMULAZIONI, GRAZIE A DISCUSSIONI PROMOSSE DAL DOCENTE NEL GRUPPO DI LABORATORIO.

ABILITÀ COMUNICATIVE
IL CORSO PERMETTERÀ ALLO STUDENTE DI ACQUISIRE LA TERMINOLOGIA APPROPRIATA PER DESCRIVERE LE PROPRIETÀ ELETTRICHE E OTTICHE MOLECOLARI E DEI MATERIALI GRAZIE ALLA LETTURA DI ARTICOLI REDATTI IN LINGUA INGLESE PUBBLICATI SU RIVISTE SCIENTIFICHE INTERNAZIONALI.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI:
- SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, UTILIZZANDO GLI STRUMENTI BIBLIOGRAFICI TRADIZIONALI E INFORMATICI;
- SVOLGERE ATTIVITÀ DI RICERCA, COMPRENDERE E INTERPRETARE TESTI COMPLESSI, DI TIPO SCIENTIFICO.


Prerequisiti
CONOSCENZE DI BASE DI: MECCANICA CLASSICA, ELETTROMAGNETISMO, ALGEBRA LINEARE, ANALISI MATEMATICA, CHIMICA E FISICA QUANTISTICA, CHIMICA GENERALE ED ORGANICA.
Contenuti
IL CORSO CONSTA DI 56 ORE DI LEZIONI FRONTALI TEORICHE, 36 ORE DI ESERCITAZIONI E 24 ORE DI LABORATORIO COMPUTAZIONALE, IL LABORATORIO HA FREQUENZA OBBLIGATORIA.

CONTENUTO DELLE LEZIONI E DELLE ESERCITAZIONI NUMERICHE
APPLICAZIONI DEI SEMICONDUTTORI (LEZ.2 ORE+ESERC.3 ORE). IL METODO DI HUCKEL (LEZ.2 ORE+ESERC.3 ORE). STATI ELETTRONICI DELLE MOLECOLE. DAL FINITO ALL’INFINITO. LA CATENA LINEARE DI ATOMI DI IDROGENO. LA CATENA CICLICA. LE FUNZIONI DI BLOCH E LE CONDIZIONI AL CONTORNO, CASO MONODIMENSIONALE (LEZ.1 ORA+ESERC.4 ORE). L’ORDINE DI LEGAME DEL SISTEMA INFINITO. ORBITALI NEL CRISTALLO MONODIMENSIONALE. IL CRISTALLO COME “MOLECOLA GIGANTE”. LE FUNZIONI D’ONDA DI BLOCH (LEZ.3 ORE). ORBITALI DI CRISTALLI BI E TRIDIMENSIONALI (LEZ.2 ORE+ESERC.3 ORE). LA DENSITÀ DEGLI STATI ED IL MODELLO A BANDE (LEZ.2 ORE). CONDUTTORI, ISOLANTI, SEMICONDUTTORI (LEZ.1 ORA+ESERC.4 ORE). IL MODELLO DELL’ELETTRONE LIBERO E LA DISTRIBUZIONE DI FERMI (LEZ.2 ORE+ESERC.3 ORE). IL BANDGAP. CONDUCIBILITÀ ELETTRICA. LE DISTORSIONI DI PEIERLS: IL POLIACETILENE (ESERC.2 ORE) LA LEGGE DI OHM IN FORMA LOCALE, IL CONCETTO DI MASSA EFFICACE (LEZ.2 ORE+ ESERC.3 ORE). FENOMENI CINETICI ASSOCIATI ALLA CONDUZIONE (LEZ.1 ORA+ESERC.1 ORA). SEMICONDUTTORI A BANDGAP DIRETTO E INDIRETTO. LA GIUNZIONE PN (LEZ.2+ESERC.3 ORE).DIODO IDEALE E REALE. LOGICA DEI CIRCUITI BASATI SULLA GIUNZIONE PN (LEZ.1 ORA+ESERC.1 ORA). LEGGE DI FICK, DIFFUSIONE. LEGGE DI BEER NEI SOLIDI (LEZ.2 ORE+ESERC.1 ORA). FOTODIODI, PROCESSO XEROGRAFICO, FOTOCONDUTTIVITÀ (LEZ.2ORE+ESERC.1ORA). LE CELLE FOTOVOLTAICHE (LEZ.2 ORE+ESERC.1 ORA). I LED E GLI OLED (LEZ.2 ORE+ESERC.1 ORA). GLI SPAZI DI COLORE E GLI OLED (LEZ.2 ORE + ESERC.1 ORA).
STATI ELETTRONICI DELLE MOLECOLE: SINGOLETTI, TRIPLETTI, ASSORBIMENTO ED EMISSIONE. (2 ORE) TRANSIZIONI RADIATIVE: FERMI GOLDEN RULE (2 ORE). IL FATTORE ELETTRONICO E QUELLO VIBRONICO (2 ORE). RICHIAMI DI SPETTROSCOPIA: PROBABILITÀ DI TRANSIZIONE E COEFFICIENTI DI EINSTEIN, FORZE DI OSCILLATORE (2 ORE). TRANSIZIONI NON RADIATIVE: CONVERSIONE INTERNA ED INTERSYSTEM CROSSING (2 ORE). FATTORI DI FRANCK CONDON E ACCOPPIAMENTI ELETTRONICI (2 ORE). FOTOCHIMICA: FOSFORESCENZA, FLUORESCENZA (2 ORE). I LASER (3 ORE + 1 ESERC.). OTTICA NON LINEARE (4 ORE). DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE ORGANICI: CELLE SOLARI E FOTOVOLTAICHE. CELLE DSSC E BULK ETEROJUNCTION (2 ORE)

LABORATORIO COMPUTAZIONALE (8 ESPERIENZE DA 3 ORE CIASCUNA, PER UN TOTALE DI 24 ORE)
ESPER.1: LA PROGRAMMAZIONE IN MATLAB. ESPER. 2: PROGRAMMAZIONE DEL METODO DI HUCKEL CON MATLAB. ESPER.3: STRUTTURA DELLE BANDE PROGRAMMATO CON IL MODELLO DEL CONTINUANTE E DEL CIRCOLANTE. ESPER.4: LA DENSITÀ DEGLI STATI E LA DELTA DI DIRAC. ESPER.5: LA CHIMICA COMPUTAZIONALE, SOTWARE DI MOLECULAR BUILDING E DI CALCOLO. IL BASIS SET. RICHIAMO SUL METODO LCAO/HF. ESPER.6: CALCOLO HF DEI MOS DI IDROCARBURI AROMATICI E CONFRONTO CON LE PREVISIONI DEL METODO DI HUCKEL. ESPER.7: I LIVELLI ENERGETICI DELL’ELETTRONE. CALCOLO DEL POTENZIALE DI IONIZZAZIONE E DELL’AFFINITÀ ELETTRONICA DI SEMPLICI MOLECOLE INSATURE CON IL DFT. CONFRONTO CON I DATI SPERIMENTALI. ESPER.8: IL BANDGAP ELETTRICO ED IL BANGAP OTTICO. DETERMINAZIONE COMPUTAZIONALE (DFT) DEL BANDGAP E CONFRONTO CON I DATI SPERIMENTALI.
IL DOCENTE ASSEGNERA' ALLO STUDENTE TRE COMPITI CONSISTENTI NELLA REDAZIONE DI TRE SEMPLICI PROGRAMMI MATLAB CHE RISOLVONO DEGLI ESESERCIZI. TALI PROGRAMMI DEVONO ESSERE INVIATI AL DOCENTE PRIMA DELLA FINE DEL CORSO.

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Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI FRONTALI DELLA DURATA DI 56 ORE COMPLESSIVE (7 CFU), ESERCITAZIONI NUMERICHE PER COMPLESSIVE 36 ORE (3 CFU) ED ESERCITAZIONI DI LABORATORIO PER COMPLESSIVE 24 ORE (2 CFU). LA FREQUENZA DELLE LEZIONI IN AULA È FORTEMENTE CONSIGLIATA E QUELLA DELLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO È OBBLIGATORIA. PER POTER SOSTENERE L’ESAME FINALE LO STUDENTE DEVE AVER FREQUENTATO ALMENO IL 75% DELLE ORE PREVISTE DI LABORATORIO. LA MODALITÀ DI VERIFICA DELLA PRESENZA È RESA NOTA DAL DOCENTE ALL’INIZIO DELLE LEZIONI.
Verifica dell'apprendimento
L’ESAME CONSISTE IN UNA PROVA ORALE.
LA PROVA ORALE SARÀ ACCESSIBILE AGLI STUDENTI CHE ABBIANO I REQUISITI DI FREQUENZA DEL LABORATORIO (75% DEL MONTE ORE) ED ABBIANO EFFETTUATO TUTTI GLI ESERCIZI DI LABORATORIO ASSEGNATI DAL DOCENTE.
LA PROVA ORALE SARÀ FINALIZZATA A VERIFICARE LE CONOSCENZE TEORICHE DELLO STUDENTE, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO AL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI FORMATIVI ELUCIDATI NELLA SEZIONE DEDICATA.
IL PUNTEGGIO DELLA PROVA ORALE DIPENDERÀ DAL GRADO DI APPROFONDIMENTO, DALLA CAPACITÀ DELLO STUDENTE DI PRESENTARE EFFICACEMENTE E CON LINGUAGGIO SCIENTIFICO RIGOROSO GLI ARGOMENTI ESPLICITATI NELLA SEZIONE CONTENUTI, DALLA MATURITÀ ESPRESSA DALLO STUDENTE NEL DISCUTERE CRITICAMENTE GLI ARGOMENTI ILLUSTRATI ANCHE PROPONENDO COLLEGAMENTI CON I CONTENUTI DI ALTRI INSEGNAMENTI.
IL PUNTEGGIO DELLA PROVA ORALE, CHE COINCIDE CON LA VALUTAZIONE FINALE, SARÀ ESPRESSO IN TRENTESIMI.
LO STUDENTE RAGGIUNGE IL LIVELLO DI ECCELLENZA SE SI RIVELA IN GRADO DI AFFRONTARE PROBLEMI INERENTI ALLA DISCIPLINA, MA APPLICATI A SISTEMI NON ESPRESSAMENTE TRATTATI A LEZIONE, TRA QUELLI PROPOSTI ALL’ORALE.
Testi
"ELECTRONIC PROCESSES IN ORGANIC SEMICONDUCTORS" A. KÖHLER, H. BÄSSLER, 2015 WILEY-VCH
"ELECTRONIC STRUCTURE OF MATERIALS" A.P. SUTTON (OXFORD SCIENCE PUBLICATIONS)
"ELECTRONS IN MOLECULES - FROM BASIC PRINCIPLES TO MOLECULAR ELECTRONICS" J.-P. LAUNAY, M. VERDAGUER, OXFORD UNIVERSITY PRESS
ADRIAN KITAI, "PRINCIPLES
OF SOLAR CELLS,
LEDS AND DIODES
THE E ROLE OF THE PN JUNCTION"
Altre Informazioni
L'INSEGNAMENTO È TENUTO QUASI INTERAMENTE ALLA LAVAGNA PER PERMETTERE AGLI STUDENTI DI SEGUIRLO CON MAGGIORE ATTENZIONE. SOLO OCCASIONALMENTE SARANNO PROIETTATI DEI LUCIDI. SONO ANCHE DISPONIBILI DISPENSE CHE TRATTANO QUASI TUTTI GLI ARGOMENTI DEL CORSO.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]