CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I E LABORATORIO

6 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GRAZIELLA MALANDRINO

Prerequisiti richiesti

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
Conoscenza elementare di chimica inorganica e di concetti di base dello stato solido.
LABORATORIO
Conoscenza elementare di chimica inorganica e di concetti di base dello stato solido.

Frequenza lezioni

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Durante i turni di laboratorio verrà presa la presenza tramite firma.
LABORATORIO
La frequenza ai turni di laboratorio è obbligatoria. Durante i turni di laboratorio verrà presa la presenza tramite firma.

Contenuti del corso

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
Lezioni frontali: Tecniche di deposizione di film sottili attraverso processi chimici (chemical vapor deposition e metal-organic CVD, atomic layer deposition, chemical beam epitaxy, sol-gel) o fisici (epitassia da fasci molecolari). Sintesi di nanostrutture da fase vapore o da soluzione: effetto dei parametri di processo e di templanti hard e soft. Relazioni struttura/proprietà dei materiali. Materiali a struttura perovskitica e proprietà di conduzione: superconduttori, dielettrici, ferroelettrici. Celle a combustibile ad ossidi solidi: elettrodi, elettroliti a conduzione protonica e a conduzione di ioni ossido. Tecniche di caratterizzazione nella preparazione di materiali. Diffrazione di raggi X (XRD) di polveri, film orientati ed epitassiali: identificazione di fasi, determinazione delle dimensioni dei domini, curve di rocking e figure polari. Microscopie elettroniche: principi base e applicazioni della microscopia a scansione elettronica (SEM), cenni di microscopia a trasmissione elettronica (TEM). Microanalisi di raggi X in dispersione di energia e di lunghezza d’onda.
LABORATORIO
Esperimenti di laboratorio: 1) Sintesi di complessi di Ba(hfa)₂diglyme, Ag(hfa)tetraglyme, Ni(tta)₂tmeda, Eu(tta)₃phen; Caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei complessi sintetizzati (m.p., FT-IR, spettri UV-Vis; analisi termo gravimetriche, analisi di calorimetria a scansione differenziale); 2) Deposizione MOCVD di film NiO e BaF₂ ; 3) Film nanostrutturati di argento attraverso una procedura da soluzione; 4) Crescita di microcristalli luminescenti a base di Eu; 5) Caratterizzazione morfologica (SEM) e composizionale (EDX) dei materiali sintetizzati; 6) Caratterizzazione strutturale attraverso XRD dei materiali sintetizzati.

Testi di riferimento

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
1) A. R. West “Basic Solid State Chemistry and its Applications” Wiley, 2012; 2) B. D. Fahlman “Materials Chemistry” Springer, 2008; 3) L. V. Interrante e M. J. Hampden-Smith Chemistry of Advanced Materials Wiley-VCH, 1998.
LABORATORIO
1) A. R. West “Basic Solid State Chemistry and its Applications” Wiley, 2012; 2) B. D. Fahlman “Materials Chemistry” Springer, 2008; 3) L. V. Interrante e M. J. Hampden-Smith Chemistry of Advanced Materials Wiley-VCH, 1998.

Altro materiale didattico

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
Il materiale didattico quali lucidi di lezione e appunti viene fornito direttamente agli studenti durante lo svolgimento del corso, in quanto viene aggiornato/modificato per ogni corso.
LABORATORIO
Il materiale didattico quali lucidi di lezione e appunti viene fornito direttamente agli studenti durante lo svolgimento del corso, in quanto viene aggiornato/modificato per ogni corso.

Programmazione del corso

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
	*	Argomenti	Riferimenti testi
1	*	Metodi sintetici di film e nanostrutture.	West e Fahlam
2	*	Chemical Vapor Deposition (CVD) e Metal-Organic-CVD: Principi teorici. Precursori di prima e seconda generazione. Applicazioni	Dispense
3	*	Atomic layer deposition (ALD): Principi teorici. Applicazioni	Dispense
4	*	Chemical Beam Epitaxy: Principi teorici. Applicazioni	Dispense
5	*	Tecniche di deposizione sol-gel: Principi teorici. Precursori per sol-gel. Applicazioni	Dispense
6	*	Epitassia da fasci molecolari (MBE): Principi teorici.	Dispense
7	*	Sintesi di materiali nano strutturati: Nanorod e nanotubi da fase vapore. Nanoparticelle e nanostrutture da soluzione	Dispense
8	*	Materiali con proprietà di conduzione: Conduttori ionici. Celle a combustibile ad ossidi solidi. Conduttori elettronici: dielettrici, ferroelettrici e conduttori.	West e dispense
9	*	Materiali Multiferroici e magnetoelettrici: Proprietà dei multiferroci. Casi studio di sistemi a base di ferrite di bismuto.	Dispense
10	*	Reticoli cristallini e assenze sistematiche.	Fahlam
11	*	Diffrazione di raggi X: Produzione di raggi X.	West e Fahlam
12	*	Informazioni ottenibili da un diffrattogramma: natura amorfa o cristallina, identificazione della fase, dimensione dei grani.	Dispense
13	*	Caratterizzazione di campioni orientati ed epitassiali: curve di rocking e figure polari	Dispense
14	*	Microscopia a scansione elettronica: Principi generali. Volume di interazione, eventi elastici e anelastici, specie prodotte. Detector degli elettroni secondari e degli elettroni retrodiffusi.	Dispense
15	*	Microanalisi EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis) e WDX (Wavelength Dispersive X-ray Analysis): Analisi qualitativa e quantitativa. Vantaggi e svantaggi delle due microanalisi	Dispense
LABORATORIO
	*	Argomenti	Riferimenti testi
1	*	Metodi sintetici di film e nanostrutture.	West e Fahlam
2	*	Metodi di sintesi di precursori per MOCVD.	Dispense
3	*	Sintesi di materiali nano strutturati da soluzione.	Dispense
4	*	Caratterizzazione XRD, SEM ed EDX dei campioni sintetizzati.	Dispense

* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
Esami orali.
LABORATORIO
Esami orali.

PROVE IN ITINERE

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
Non sono previste prove in itinere.
LABORATORIO
Non sono previste prove in itinere.

PROVE DI FINE CORSO

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
E' prevista la consegna della relazione delle esperienze di laboratorio.
LABORATORIO
E' prevista la consegna della relazione delle esperienze di laboratorio.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I
- Tecniche di sintesi di film sottili.

- Atomic Layer Deposition.

- Epitassia da fasci molecolari: applicazioni e vantaggi.

- Sol-gel: applicazioni alla sintesi di materiali in fvarie forme.

- Conducibilità ionica e celle SOFCs.

- Nanostrutture da fase vapore.

- Materiali dielettrici: Proprietà e applicazioni.

- Materiali Ferroelettrici.

- Diffrazione di raggi X: analisi di fase, curve di rocking e figure polari.

- Caratterizzazione morfologica dei materiali: microscopia a scansione elettronica.

- Microanalisi di raggi X in dispersione di energia e di lunghezza d'onda.
LABORATORIO
- Domande sulle relazioni di laboratorio relative alle esperienze di sintesi e caratterizzazione dei materiali sintetizzati.

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