Insegnamento SISTEMI NANOSTRUTTURATI NATURALI E SINTETICI
| Nome del corso | Biotecnologie molecolari e industriali |
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| Codice insegnamento | GP004113 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Catia Clementi |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2024 |
| Erogato | Erogato nel 2024/25 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | CHIM/02 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Dopo una breve introduzione ai sistemi nanostrutturati e alle modalità di classificazione si passerà ad illustrare la dipendenza delle loro proprietà chimiche e fisiche dalle dimensioni e ad evidenziare le differenze rispetto ai sistemi bulk. Verranno brevemente presentati esempi di sistem nanostrutturati naturali. La parte centrale del corso riguarda i metodi di preparazione di sistemi nanostrutturati sintetici, in partic nanoparticelle e nanorods, attraverso metodi chimici, la caratterizzazione e loro applicazioni in diversi |
| Testi di riferimento | 1. Materiale didattico fornito dal docente. 2. NANOSTRUCTURES AND NANOMATERIALS - Synthesis, Properties, and Applications (2nd Edition) © World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 3. Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties (The Royal Society & The Royal Academy of Engineering, 2 |
| Obiettivi formativi | Questo insegnamento è il primo dell'intero corso d laureai completamente incentrato sullo studio di sistemi nanostrutturati. L'obiettivo principale dell'insegnamento è trasmettere allo studente le seguenti conoscenze: - definizione di sistema nanostrutturato e importanza della dipendenza delle sue proprietà dalle dimensioni. Differenze con sistemi bulk. - principi termodinamici e cinetici correlati ai processi di sintesi chimica di sistemi nanostrutturati. - risvolti applicativi dei sistemi nanostrutturati L'insegnamento permetterà allo studente di acquisire le seguenti abilità: - individuazione e ottimizzazione dei parametri sperimentali per la sintesi di nanoparticelle metalliche e di semiconduttori. - individuazione delle potenzialità applicative di sistemi nanostrutturati in base alle loro proprietà chimico-fisiche - individuazione dei parametri da ottimizzare per aumentare prestazioni di una nanostrutt |
| Prerequisiti | Per una piena e agile comprensione dei contenuti del corso è importante avere delle buone basi di chimica generale e chimica (termodinamica, cinetica e nozioni di spettroscopia UV-Visibile). |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti affrontati durante il corso mediante presentazioni PowerPoint, - ATTIVITà LABORATORIALE. preparazione di una presentaz powerpoint su un argomento concordato con il docente. Esperienze di laboratorio dimostrative presso i laboratori del Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie in via Elce di Sotto |
| Altre informazioni | Le lezioni frontali verranno svolte presso la sede del Dipartimento di Chimica, Biologia e biotecnologie di via del Giochetto edificio B. Le esperienze di laboratorio verranno svolte presso i laboratori fotochimica e fotofisica della sede del Dipartimento di Chimica, Biologia e biotecnologie di via Elce di Sotto 8. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede due prove: 1) discussione orale della durata necessaria ad accertare il livello di conoscenza perseguito dallo studente sugli argomenti affrontati durante le lezioni frontali e sulle tecniche analitiche utilizzate durante esperienze di laboratorio. Verrà verificata inoltre la capacità de studente ad esporre i contenuti teorici con un linguaggio scientifico appropriato e il senso critico acquisito nell'affrontare problematiche di carattere applicativo inerenti i sistemi nanostrutturati in ambito medico, biologico, energetico e ambientale. 2) redazione di una presentazione powerpoint su un argome concordato con il docente. L'elaborato consentirà di verificare comprensione da parte dello studente delle problematiche affrontate a lezione e dei principi teorici ad esse correlati e in ultimo la capacità di organizzare i contenuti in forma scritta con un lessico appropriato. La valutazione finale terrà conto sia della prova orale che presentazione. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docen (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa). |
| Programma esteso | Programma esteso PROGR_EST Sì Breve introduzione ai materia nanostrutturati. - Definizione e classificazione in base alle dimensioni e in base alla loro origine. - Dipendenza delle proprietà chimiche e fisiche dei sistemi nanostrutturati dalle dimensioni. Confinamento quantico. Nanoparticelle: - Sintesi di nanoparticelle colloidali mediante metodi chimici. Approccio termodinamico: fattori termodinamici e cinetici che controllano i processi di nucleazione e crescita in soluzioni omogenee. Teoria classica della nucleazione. - Stabilizzazione di nanoparticelle colloidali: stabilizzazione sterica e elettrostatica (teoria DLVO). - Sintesi di nanoparticelle metalliche: riduzione di sali met deposizione elettrochimica. Risonanza plasmonica di superficie. - Sintesi di nanoparticelle di semiconduttori non ossidi: pirolisi di Testi in inglese Language of instruction Italian Contents After a brief introduction to nano-structured materials and t classification, the dependence of chemical and physical properties on dimensionality will be addressed highlighting differences respect to bulk systems. Examples of nanostructured natural systems will be the presented. The main part of the course will concern the preparation methods of nanostructured synthetic systems through chemical methods with special reference to nanoparticles and nanorods followed by their precursori organometallici e non organometallici. Quantum dots: sintesi e proprietà. - Sintesi di nanoparticelle di semiconduttori ossidi: processo sol-gel. - Approccio cinetico: sintesi in micelle, aerosol, pirolisi terminazione della crescita, template sinthesis. Sistemi mono-dimensionali (nanotubi di carbonio: classificazio geometria, proprietà fisiche e chimiche, possibili applicazio Caratterizzazione chimica e fisica di sistemi nanost (spettroscopia UV-Visibile in assorbimento e in emissione, cenni d microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM microscopia a forza atomica (AFM)). Applicazioni di sistemi nanostrutturati in ambito biomedico, ambientale e energetico. A brief introduction to nano-structured materials, definition and classification. Dependence of chemical and physical properties on dimensionality. Quantum confinement. Nanoparticles: - Synthesis of colloidal nanoparticles through chemical methods. - Thermodynamic approach: thermodynamic and kinetic factors related to nucleation and growth processes in homogeneous solutions. Classic theory of nucleation. - Stabilization of colloidal nanoparticles: steric and electros stabilization (DLVO theory). - Synthesis of metallic nanoparticles: reduction of metallic s electrochemical deposition. Surface Plasmon Resonance. - Synthesis of nonoxide semiconductor nanoparticles: pyrolysis organometallic and non organometallic precursor(s). Quantum dots: synthesis and properties. Passivation. Core-shell systems: epitaxia growth. - Synthesis of semiconductor oxide nanoparticles: sol-gel process. Structural characterization, chemistry and physics of nanostructured systems (Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), UV- spectroscopy) Applications of nanostructured systems in biomedicine, energy and environment. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 3 e 4 |