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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 089450 - TECNOLOGIE DEI MATERIALI NANOSTRUTTURATI
Docente Bertarelli Chiara
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

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*AZZZZ089450 - TECNOLOGIE DEI MATERIALI NANOSTRUTTURATI

Obiettivi dell'insegnamento

Obiettivi:

L’insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze base sulle tecnologie di fabbricazione di nanostrutture e sugli interessi applicativi dei nanomateriali. Nonostante siano privilegiati gli approcci bottom-up, sono trattate anche alcune tecnologie top-down di interesse industriale. Nel caso di nanostrutture zero-dimensionali e mono-dimensionali le conoscenze teoriche sono accompagnate da attività sperimentali di laboratorio, in particolare, sono preparate nanoparticelle metalliche e nanofibre polimeriche. Infine, vengono forniti gli strumenti per lo studio della morfologia mediante analisi delle immagini.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame lo studente:

  • Per tutte le classi di strutture considerate, conoscerà i principi fondamentali della crescita mediante tecniche bottom up; sarà in grado di valutare gli effetti dei parametri sperimentali che governano la crescita della nanostruttura
  • conoscerà le tecniche top–down di preparazione di nanoparticelle e saprà valutare i vantaggi e gli svantaggi in funzione delle possibili applicazioni
  • conoscerà le principali tecniche di deposizione in vuoto e le principali reazioni in fase vapore per la formazione di film sottili
  • sarà in grado di preparare nanoparticelle metalliche e di valutarne le proprietà di assorbimento nel visibile in funzione delle dimensioni
  • sarà in grado di preparare membrane di nanofibre polimeriche e variarne la morfologia in funzione delle variabili di processo
  • sarà capace di applicare gli strumenti di analisi delle immagini e ricavare dimensioni medie e distribuzione delle dimensioni
  • sarà in grado di comprendere la letteratura del settore in modo da affrontare successivi approfondimenti

Argomenti trattati

Strutture “zero-dimensionali”: nanoparticelle

Preparazione di nanoparticelle mediante tecniche top-down

Sintesi per nucleazione omogenea: nanoparticelle metalliche, nanoparticelle di semiconduttori non ossidi, nanoparticelle di ossidi (sol-gel); nanoparticelle in matrice solida

Sintesi per nucleazione eterogenea

Sintesi cineticamente confinata: aerosol, pirolisi spray, sintesi in micelle.

Cenni di plasmonica e di spettroscopia di assorbimento UV-vis

Cenni di applicazioni di nanoparticelle

Strutture mono-dimensionali: nanofili e nanobacchette (nanowire e nanorod)

Crescita spontanea per evaporazione-condensazione

Crescita spontanea vapore-liquido-solido (VLS); crescita spontanea soluzione-liquido-solido

Sintesi basata su template: elettrodeposizione, riempimento

Electrospinning

Cenni di applicazioni di nanofibre

Strutture bidimensionali 

Tecniche di deposizione di film sottili: dip coating, casting, tecnica Doctor Blade, wire bar coating, roll-to-roll, spin coating, flexografia, serigrafia, stampa a getto di inchiostro.

Deposizioni fisiche in fase vapore: evaporazione, MBE, sputtering.

Deposizioni chimiche in fase vapore; Atomic Layer Deposition

Self-assembly

Langmuir-Blodgett

Film sol-gel

 

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


Prerequisiti

Fondamenti di chimica.


Modalità di valutazione

L’esame consiste in una prova scritta così organizzata:

  • una domanda aperta su uno dei principali argomenti trattati
  • un esercizio numerico
  • una domanda puntuale
  • una serie di domande a risposta multipla

Nella domanda aperta sono valutati non solo la completezza della discussione, ma anche la proprietà di linguaggio e la chiarezza nella descrizione. L’esercizio numerico è della stessa tipologia di quelli affrontati durante il corso. La sua valutazione tiene conto dalla correttezza della risoluzione, dell’adeguato utilizzo delle cifre significative e delle unità di misura. È richiesta la conoscenza delle principali costanti fisiche utilizzate. La domanda puntuale ha lo scopo di valutare la conoscenza dettagliata dell’insegnamento, mentre le domande a risposta multipla la conoscenza di tutti gli argomenti dell’insegnamento. L’esercizio numerico o la domanda puntuale può richiedere di applicare le conoscenze acquisite per operare scelte, oppure analizzare e giustificare dati sperimentali mediante un ragionamento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaG. Cao, Nanostructures & Nanomaterials, ISBN: 1-86094-415-9
Risorsa bibliografica facoltativaS. Ramakrishna, K. Fujihara, W.-E. Teo, T.-C. Lim, Z. Ma, An Introduction to Electrospinning and Nanofibers, ISBN: 981-256-415-2
Risorsa bibliografica facoltativaFunctional Organic and Polymeric Materials, Editore: T.H. Richardson, ISBN: 0-471-98724-7
Note:

Capitoli: 5, 6, 7


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
32:30
48:45
Esercitazione
17:30
26:15
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
14/12/2019