Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
FISICA
Insegnamento
FONDAMENTI DI NANOFISICA
SCP3050508, A.A. 2014/15

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2014/15

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
FISICA (Ord. 2014)
SC1171, ordinamento 2014/15, A.A. 2014/15
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Curriculum SPERIMENTALE [001PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese FUNDAMENTALS OF NANOPHYSICS
Sito della struttura didattica http://fisica.scienze.unipd.it/2014/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIOVANNI MATTEI FIS/01

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
SCO2045511 FONDAMENTI DI NANOSCIENZA GIOVANNI MATTEI SC1174

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/03 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LABORATORIO 1.0 12 13.0
LEZIONE 5.0 40 85.0

Calendario
Inizio attività didattiche 02/03/2015
Fine attività didattiche 12/06/2015
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2017/18 Ord.2014

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
5 Fondamenti di Nanofisica 01/10/2017 30/11/2018 MATTEI GIOVANNI (Presidente)
CESCA TIZIANA (Membro Effettivo)
MAURIZIO CHIARA (Supplente)
4 Fondamenti di Nanofisica 01/10/2016 30/09/2017 MATTEI GIOVANNI (Presidente)
CESCA TIZIANA (Membro Effettivo)
MAURIZIO CHIARA (Supplente)
3 Fondamenti di Nanofisica 01/10/2015 30/09/2016 MATTEI GIOVANNI (Presidente)
CESCA TIZIANA (Membro Effettivo)
MAURIZIO CHIARA (Supplente)
2 Fondamenti di Nanofisica 01/10/2014 30/09/2015 MATTEI GIOVANNI (Presidente)
CESCA TIZIANA (Membro Effettivo)
MAURIZIO CHIARA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Fisica Quantistica, Fisica dello Stato Solido
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso si prefigge i seguenti obiettivi formativi:
- Fornire le basi per la comprensione delle proprietà chimico-fisiche dei materiali nanodimensionali che sono alla base delle loro potenziali applicazioni nel campo delle nanotecnologie.
- Presentare alcune tecniche di sintesi e caratterizzazione di nanostrutture confinate (nanocluster) con applicazioni in nanotecnologia e in particolare in fotonica, in plasmonica e nel magnetismo.
Modalita' di esame: Prova Scritta
Criteri di valutazione: La valutazione della preparazione si baserà sulla comprensione degli argomenti svolti e sulla capacità di fare collegamenti fra diversi argomenti. Si valuteranno anche le relazioni scritte presentate sulla parte di esercitazione.
Contenuti: Modulo A
- Panoramica sui metodi di preparazione delle nanostrutture (sia top-down che bottom-up, con particolare enfasi sulle seconde). Aspetti strutturali ed energetici delle nanostrutture e metodi per la loro stabilizzazione. Solidi a bassa dimensionalità e composti di intercalazione. Difetti di punto e loro dinamica: loro rilevanza nei materiali nanodimensionali. Composti inorganici a stechiometria variabile. Nanostrutture a base inorganica: esempio al caso degli ossidi e solfuri (nanodots, nanowires, nanotubes, nanobelts, nanosheets) e studio delle loro relazioni struttura-proprietà.

- Richiamo delle equazioni fondamentali per la descrizione della dinamica di elettroni e fotoni. Proprietà della materia che consentono il confinamento di elettroni e fotoni. Densità degli stati per sistemi confinati in una, due o tre dimensioni. Modelli per il confinamento di elettroni in quantum dots di semiconduttori e conseguenze per le proprietà ottiche ed elettroniche. Confinamento di elettroni in particelle metalliche e proprietà di assorbimento plasmonico delle nanostrutture. Confinamento di fotoni in cristalli fotonici e applicazioni nel campo della fotonica.

- Proprietà di nanostrutture a base di carbonio: fullereni e nanotubi di carbonio. Descrizione tight binding degli stati elettronici e proprietà ottiche e di conduzione dei nanotubi di carbonio.

Modulo B
- Classificazione, caratteristiche e proprietà generali dei materiali nanostrutturati: confinamento quantico e proprietà elettroniche. Equazioni di taglia. Termodinamica dei sistemi nanostrutturati: effetto di taglia termodinamico, nucleazione (equazione di Gibbs-Thomson) e crescita di nanostrutture (regimi di aggregazione limitata dalla diffusione e Ostwald ripening)

- Nanostrutture in matrice solida: l’impianto ionico per la sintesi e la modifica di nanostrutture metalliche o bimetalliche (alligazione e dealligazione).

- Proprietà e applicazioni dei materiali nanostrutturati: (i) proprietà plasmoniche di nanostrutture metalliche (Teoria di Mie e sue estensioni); (ii) confinamento quantico e fotoluminescenza; (iii) proprietà magnetiche (super-paramagnetismo)

- Tecniche di caratterizzazione di nanostrutture: la microscopia elettronica in trasmissione (TEM) e in scansione (SEM).

MUTUAZIONE
Il presente corso viene parzialmente (solo il Modulo B) mutuato dal corso di 'Fondamenti di NanoFisica' della LM in Fisica. Per tale corso sono previsti 2 CFU iniziali con i seguenti contenuti:

- Richiamo delle equazioni fondamentali per la descrizione della dinamica di elettroni e fotoni;
- Confinamento di elettroni e fotoni in sistemi nanostrutturati:
(i) Confinamento di fotoni in cristalli fotonici;
(ii) Confinamento di elettroni in nanoparticelle metalliche;
(iii) Confinamento di elettroni in quantum dots.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso prevede lezioni frontali tenute dal Prof. G. Granozzi, dal Prof. M. Meneghetti (Modulo A) e dal Prof. G. Mattei (Modulo B). Il Modulo B prevede esercitazioni di laboratorio come applicazione dei contenuti visti a lezione (sintesi, caratterizzazione ottica e simulazione con la teoria di Mie di nanoparticelle metalliche in soluzione e loro caratterizzazione con microscopia elettronica).
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Verranno fornite dispense da parte dei Docenti. Gli argomenti e i contenuti trattati potranno essere approfonditi e/o integrati sui testi indicati nella sezione 'Testi di Riferimento'.
Testi di riferimento:
  • R. Kelsall, I. Hamley, M. Geoghegan, Nanoscale Science andTechnology. --: J.Wiley& Sons, 2005. (Modulo A) Cerca nel catalogo
  • G. Cao, Nanostructures and Nanomaterials. --: Imperial College Press, 2004. (Modulo A) Cerca nel catalogo
  • S. Maier, Plasmonics, fundamentals and applications. --: Springer, 2007. (Modulo B) Cerca nel catalogo
  • C. Bohren, D. Huffmann, Absorption and scattering of light by small particles. --: Wiley-Interscience, 2004. (Modulo B) Cerca nel catalogo
  • P. Prasad, Nanophotonics. --: Wiley-Interscience, 2004. (Modulo B) Cerca nel catalogo
  • D. Williams, C. Carter, Transmission Electron Microscopy. --: Plenum Press, 1996. (Modulo B) Cerca nel catalogo