logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2016/2017
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091579 - INTRODUZIONE ALLE NANOTECNOLOGIE A+B
Docente Li Bassi Andrea
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (348) INGEGNERIA DEI MATERIALI E DELLE NANOTECNOLOGIE*AZZZZ091579 - INTRODUZIONE ALLE NANOTECNOLOGIE A+B
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ094758 - INTRODUZIONE ALLE NANOTECNOLOGIE A

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi:

Il corso si propone di fornire allo studente gli strumenti per comprendere il fondamento fisico su cui si basano le nanotecnologie; in particolare verranno introdotti i rudimenti della meccanica quantistica ed il concetto di confinamento quantico. Lo studente riceverà inoltre una prima introduzione alle nanotecnologie in generale, alle microscopie a scansione di sonda, ai principali tipi di nanostrutture e nanomateriali e ai metodi per la loro fabbricazione, ad esempi selezionati di nanodispositivi, acquisendo gli strumenti di base per il successivo approfondimento specialistico. Le due parti del corso si integrano in modo complementare e verranno svolte in parallelo.

Programma:

PARTE A

Richiami di fisica delle onde e di statistica.
Crisi della fisica classica e dualismo onda-particella: radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico; il fotone; esperimento di Davisson-Germer (diffrazione di elettroni).
Introduzione alla meccanica quantistica:
- Le ipotesi di De Broglie
- Il principio di indeterminazione
- Funzione d'onda di un elettrone e sue proprietà; il pacchetto d’onde; postulato di Born
- Equazione di Schroedinger
- Operatori quantistici e loro proprietà
- Stati stazionari e relativi livelli energetici
- Buche e barriere di potenziale; l’effetto tunnel
- Esperimento di Stern-Gerlach; lo spin; simmetria di scambio, fermioni e bosoni, principio di esclusione di Pauli
- Statistiche quantistiche: Fermi-Dirac e Bose-Einstein
- Elettroni liberi in una 'scatola' di lato L (1D, 2D, 3D); la densità di stati elettronici
- Perché le proprietà della materia dipendono fortemente dalle dimensioni e dalla dimensionalità alla scala nanometrica (i limiti di L piccolo e L grande)

PARTE B

Definizioni di nanotecnologie e loro rilevanza economica e sociale. Il discorso di Feynman.
La fisica classica alla nanoscala.
Classificazione delle nanostrutture; dalle nanostrutture ai nanomateriali (fabbricazione bottom-up e top-down).
Sistemi 0-dimensionali: processi di nucleazione (omogenea, eterogenea), cluster atomici, punti quantici (quantum dots), cenni alle tecniche di produzione; i fullereni di carbonio.
Sistemi 1-dimensionali: nanofili, nanotubi, nanotubi di carbonio, processi di crescita, cenni alle tecniche di produzione.
Sistemi 2-dimensionali: superfici, film sottili, multistrati; crescita di film sottili e cenni alle tecniche di produzione; grafene e film di carbonio. Cenni alla tecnologia del vuoto.
Fabbricazione  top-down: tecniche di litografia, soft-lithography, nanolitografia.
Esempi di proprietà dipendenti dalla scala; cenni a sistemi confinati più complessi, esempi di applicazioni.
Vedere e manipolare alla scala atomica e nanometrica: introduzione alle microscopie a scansione di sonda (microscopia a forza atomica-AFM e microscopia a scansione a effetto tunnel-STM).

Prerequisiti:

Fondamenti di fisica classica (meccanica, termodinamica, fisica delle onde, elettromagnetismo) e di chimica.

Oltre ai testi consigliati verrà reso disponibile materiale didattico a cura del docente.


Note Sulla Modalità di valutazione

L’esame (unico per la parte A e la parte B) consiste in una prova orale nella quale vengono discussi gli argomenti del programma. In particolare l’esame verterà principalmente su due argomenti di carattere abbastanza generale scelti dal docente, uno relativo alla parte A e uno relativo alla parte B, che lo studente dovrà illustrare e discutere. Durante l’esame il docente potrà chiedere di approfondire aspetti specifici, discutere aspetti quantitativi o spostare la discussione su temi affini.


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
63.0
esercitazione
35.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/11/2019