Codice insegnamento

4S008287

Crediti

6

Coordinatore

Adolfo Speghini

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Corsi Singoli

Autorizzato con riserva

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi di apprendimento

L’insegnamento si propone di fornire allo studente gli strumenti teorici e sperimentali per la preparazione, lo studio, lo sviluppo e l’applicazione di nanomateriali in ambiti Biotecnologico e di Chimica Verde, sia per applicazioni industriali, agro-alimentari e biomediche. Saranno considerati nanomateriali a base inorganica opportunamente attivati e funzionalizzati con proprietà specifiche, quali diagnostiche e sensoriali, di conversione e immagazzinamento di energia, di trasporto di materiali o sostanze, di attività catalitica per processi produttivi e di trasformazione delle risorse, in una ottica di sviluppo sostenibile. Il corso prevede anche alcune esperienze di laboratorio per fornire manualità pratica e competenze complementari per affinare ulteriormente le capacità critiche e analitiche per una ottimale progettazione, preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e applicazione di nanomateriali inorganici funzionalizzati in ambiti Biotecnologico e di Chimica Verde.

Prerequisiti e nozioni di base

Nozioni di Matematica, Fisica, Chimica Generale e Chimica Organica.

Programma

TEORIA
Nanomateriali: definizione e peculiarità. Tipologie di nanomateriali (organici, inorganici, ibridi organico-inorganici). Nanomateriali 1D e 2D. Nanostrutture gerarchiche.
Importanza della superficie in nanomateriali. Fenomeni influenzati dalla superficie. Aspetti termodinamici di fasi nanometriche.
Cenni alla teoria delle bande. Nanomateriali semiconduttori e Quantum Dots: proprietà elettroniche e spettroscopiche.
Nanomateriali a base di fluoruri attivati con ioni lantanidi luminescenti. Carbon Dots luminescenti.
Nanoparticelle di metalli nobili e loro proprietà plasmoniche. Nanomateriali a base di ossidi per fotocatalisi.
Nanoparticelle magnetiche. Nanocompositi organico-inorganici.
Nanostrutture multifunzionali attivabili da stimoli esterni per diagnostica, drug-delivery e per trattamenti curativi in nanomedicina.
Sintesi di nanoparticelle in soluzione con metodiche “green chemistry” (coprecipitazione, sol-gel, solvotermale, micelle inverse e liquidi ionici). Sintesi assistite da microonde. Strategie per ottenere diverse porosità, dimensioni e morfologie (nanorods, core@shell) di nanoparticelle. Funzionalizzazione superficiale di nanoparticelle inorganiche.
Analisi chimico-fisica di nanostrutture (strutturale, morfologica, colloidale). Indagine spettroscopica nel campo ottico (UV, visibile e infrarosso) su nanoparticelle luminescenti. Indagine delle proprietà vibrazionali di nanoparticelle con spettroscopia infrarossa.
ESPERIENZE DI LABORATORIO
1) Sintesi di nanoparticelle metalliche (Au, Ag) in soluzione e loro caratterizzazione spettroscopica nel campo ottico (UV e visibile). Indagine delle proprietà colloidali.
2) Preparazione di nanoparticelle di magnetite (Fe3O4) in soluzione. Studio delle proprietà colloidali.
3) Preparazione di nanoparticelle di fluoruri di metalli alcalino-terrosi (CaF2 e SrF2) funzionalizzate con ioni lantanidi luminescenti in ambiente acquoso e loro ricoprimento con una shell di silice mediante tecnica sol-gel. Caratterizzazione colloidale delle nanoparticelle. Studio delle loro proprietà di emissione nel visibile a seguito di eccitazione laser nel vicino infrarosso.

Bibliografia

Modalità didattiche

L’insegnamento verrà svolto in una parte teorica e arricchito da esperienze di laboratorio per illustrare l'applicazione dei concetti teorici a situazioni reali.
La frequenza dell'insegnamento è fortemente consigliata.
Il Docente è disponibile per delucidazioni, sia sulla parte teorica che sulle esperienze di laboratorio, presso lo studio n. 34 del Dipartimento di Biotecnologie, 2° piano, Ca’ Vignal 1 oppure inviando una e-mail a adolfo.speghini@univr.it.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova d'esame sarà orale, comprendente:
- una esposizione di un lavoro bibliografico su un argomento dell'Insegnamento;
- alcune domande sui vari argomenti dell'Insegnamento, sia sulla parte teorica che sulle esperienze di laboratorio.
Particolare attenzione sarà rivolta alla padronanza dei concetti, delle metodiche, degli strumenti e delle tecniche usate nelle esperienze di laboratorio.
Per entrambi gli studenti frequentanti e non frequentanti l'esame verterà su tutti gli argomenti della parte teorica e la parte di laboratorio.
Per la parte di laboratorio è richiesto un elaborato scritto riguardante le metodiche e i risultati ottenuti durante le esperienze. Tale elaborato sarà caricato sulla piattaforma Moodle alla fine dell'esperienza di laboratorio.
La prova orale potrà essere svolta anche fuori appello, previo appuntamento col Docente del Corso.
Il voto finale terrà conto sia della prova orale che delle relazioni sulle esperienze di laboratorio.

Criteri di valutazione

I criteri di valutazione saranno basati sulla capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, di ragionamento critico sullo studio realizzato, qualità dell’esposizione, competenza nell’impiego del lessico specialistico, efficacia e linearità di esposizione.

Criteri di composizione del voto finale

Il voto finale risulterà dalla valutazione dell'apprendimento della parte teorica e delle esperienze di laboratorio.

Lingua dell'esame

Italiano.

Sustainable Development Goals - SDGs

Questa iniziativa contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.
Maggiori informazioni su www.univr.it/sostenibilita