CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI I E LABORATORIO

Acquisire conoscenze teoriche e sperimentali delle procedure di sintesi di materiali in forma di film e sistemi nano strutturati. Acquisire conoscenze sulle principali tecniche di caratterizzazione strutturale, morfologico e composizionale dei materiali. Capacità di applicare quanto appreso durante le lezioni frontali in esperimenti di sintesi di materiali e caratterizzazione svolte nel corso del laboratorio.

L'insegnamento sarà svolto tramite lezioni frontali ed alcune esercitazioni di laboratorio che consentono agli studenti di osservare sperimentalmente alcuni argomenti teorici trattati durante il corso.

Conoscenza elementare di chimica inorganica e di concetti di base dello stato solido.

La frequenza alle lezioni è necessaria. Durante i turni di laboratorio verrà presa la presenza tramite firma.

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.

Esperimenti di laboratorio: 1) Sintesi di complessi di Ba(hfa)₂tetraglyme, La(hfa)₃diglyme, Ag(hfa)tetraglyme, Ni(tta)₂tmeda, Eu(tta)₃phen; 2) Caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei complessi sintetizzati (m.p., FT-IR, spettri UV-Vis; analisi termo gravimetriche, analisi di calorimetria a scansione differenziale); 3) Deposizione MOCVD di film NiO,LaF₃ e BaF₂ a partire dai precursori di Ni,La o Ba, precedentemente sintetizzati; 4) Applicazione del complesso di Ag alla sintesi di sistemi ibridi organico/inorganico e del complesso di Eu alla sintesi di uno strato ibrido luminescente; 5) Caratterizzazione morfologica (FE-SEM) e composizionale (EDX) dei materiali sintetizzati; 6) Caratterizzazione strutturale attraverso XRD dei materiali sintetizzati.

1) A. R. West “Basic Solid State Chemistry and its Applications” Wiley, 2012; 2) B. D. Fahlman “Materials Chemistry” Springer, 2008.

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.

Esami orali e relazioni di laboratorio.

- 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.