Guida al Corso di Laurea - Dipartimento di Scienza dei Materiali

Transcript

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO - BICOCCA
SCUOLA DI SCIENZE
CORSI DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI
LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI
e
LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZA DEI MATERIALI
Anno Accademico 2015 - 2016
INDICE
Parte A: Laurea in Scienza dei Materiali
pag.
5
Parte B: Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali
pag.
38
SEDE
La sede dei corsi di laurea in Scienza dei Materiali è situata in:
Via Cozzi 55
Dipartimento di Scienza dei Materiali - Ed. U5
20125 Milano
ALTRE INFORMAZIONI NON CONTENUTE NELLA GUIDA
Lo studente potrà ricevere informazioni presso:
Segreteria didattica del corso di laurea
Orario di ricevimento studenti:
lunedi, mercoledì e venerdì ore 9.00-12.30
martedì e giovedì ore 14.00-16.00
Telefono:
Fax:
e-mail:
02 6448 5102, 5170, 5158
02 6448 5400
[email protected]
sito web:
http://www.mater.unimib.it
AVVERTENZE
I dati riportati in questa edizione sono aggiornati a Luglio 2015. Eventuali variazioni successive
a quanto riportato verranno pubblicate sul sito del CdL: http://www.mater.unimib.it
CONSIGLIO DI COORDINAMENTO DIDATTICO IN SCIENZA DEI MATERIALI
Referenti e Commissioni
Presidente
Alberto Paleari - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 55 - Milano
tel. 0264485164 e-mail: [email protected]
Referente per le relazioni internazionali e con le aziende del CdS in Scienza dei Materiali
Piero Sozzani - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 55 - Milano
Referente per le relazioni internazionali e con le aziende del CdS in Ottica e Optometria
Antonio Papagni - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 55 - Milano
Segreteria didattica del CCD
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 55 – Milano
Tel. 0264485102,5170, e-mail: [email protected]
Orario Segreteria: Lunedì, Mercoledì e Venerdì: 9.00 - 12.30, Martedì e Giovedì 14.30-16.00
Rappresentante degli studenti nel CCD
Gravina Giorgio Luigi e-mail: [email protected]
Commissione LaboratoriI
Docenti degli insegnamenti di Laboratorio
SdM
Emiliano Bonera
OeO
Antonio Papagni
Franco Meinardi
Commissione Orari
SdM
OeO
Sergio Brovelli
Silvia Tavazzi
Commissione Piani di Studio e Trasferimento
SdM
Marco Bernasconi
Luca Beverina
OeO
Adele Sassella
Commissione Accesso alla Laurea Magistrale
SdM
Alberto Paleari
Marco Bernasconi
Dario Narducci
Angiolina Comotti
Commissione Tirocini e Tesi di Laurea
SdM
Anna Vedda
Dario Narducci
Angiolina Comotti
Emanuela Sibilia
OeO
Silvia Tavazzi
Marzia Lecchi
Commissione Orientamento
SdM
Angiolina Comotti
Riccardo Ruffo
Luca Beverina
Roberto Simonutti
OeO
Mauro Fasoli
Commissione Erasmus
SdM
Piero Sozzani
Francesco Meinardi
OeO
Antonio Papagni
Adele Sassella
Parte A
CORSO DI LAUREA IN
SCIENZA DEI MATERIALI
Informazioni generali
INIZIO DELLE ATTIVITÀ DIDATTICHE
Le lezioni dell’Anno Accademico 2015/2016 hanno inizio il giorno 5 Ottobre 2015.
L'orario delle lezioni, con indicazione delle aule e dei laboratori in cui queste verranno tenute,
sarà affisso nella bacheca della Segreteria Didattica collocata nell'atrio del Dipartimento di
Scienza dei Materiali (piano terra), Via Cozzi 55, Milano e sarà reperibile all’indirizzo
http://www.mater.unimib.it/cdl/.
NORME RELATIVE ALL’ACCESSO
Per le immatricolazioni al primo anno del Corso di Laurea nell’a.a. 2015/16, i posti disponibili
sono 100, di cui 3 posti riservati per studenti extracomunitari non residenti in Italia con
esonero dalla prova di ammissione.
Le modalità per partecipare alla selezione sono riportate nel relativo bando pubblicato all’Albo
Ufficiale dell’Ateneo e consultabile sul sito internet www.unimib.it, che costituisce il documento
ufficiale in cui reperire le informazioni necessarie. È possibile effettuare la domanda di
iscrizione dal 15 luglio 2015 fino alle ore 12.00 del 4 settembre 2015 on line
(http://www.unimib.it/segreterieonline).
La prova scritta di ammissione è prevista per giovedì 17 settembre 2015, secondo le modalità
riportate nel relativo bando. Ha una durata di 120 minuti e si compone di tre sezioni
tematiche: di cui 20 quesiti di linguaggio matematico di base, 5 quesiti di logica e 5 quesiti di
comprensione di un testo , a risposta chiusa ,per un totale di 30 quesiti.
La graduatoria finale, pubblicata all’Albo Ufficiale dell’Ateneo (www.unimib.it), è redatta in
base al risultato ottenuto nel test scritto (90% del punteggio) e in base alla votazione riportata
dal candidato all’esame di maturità (10% del punteggio). Ulteriori informazioni sulla prova
sono reperibili sul sito http://www.scienze.unimib.it.
Gli
studenti
collocati
in
posizione
utile
in
graduatoria
devono
procedere
all’immatricolazione,tramite il servizio Segreterieonline, nel periodo dal 23 al 29 settembre
2015, attenendosi alle modalità indicate negli avvisi pubblicati con la graduatoria. I posti
eventualmente disponibili a seguito di rinuncia o della mancata immatricolazione degli aventi
diritto entro i termini previsti sono ricoperti per scorrimento della graduatoria, comunicata con
apposito avviso il giorno 7 ottobre 2015 sul sito www.unimib.it.
Ai candidati ammessi al Corso di Laurea, che abbiano totalizzato meno di 10 risposte esatte
nella sezione relativa al linguaggio matematico di base, è consigliato di seguire le attività
didattiche di supporto organizzate dall’Ateneo di seguito descritte:
Ø Materiale Didattico on-line:
Al seguente indirizzo: http://wims2.matapp.unimib.it/precorsi.php è reperibile il materiale
didattico creato nell’ambito del Piano Nazionale Lauree Scientifiche. Il materiale è utilizzabile
gratuitamente, ma l’accesso al sito necessita di una registrazione.
Ø Corso di “Richiami di Matematica” – EDIZIONE ESTIVA
Al seguente indirizzo http://matematica.elearning.unimib.it/ è disponibile il Corso di Richiami
di Matematica – edizione estiva
Il corso, gestito dal Dipartimento di Matematica e Applicazioni, viene erogato nella sola
modalità e-learning durante il periodo estivo e si propone di richiamare alcuni degli argomenti
principali del programma di matematica delle scuole superiori, anche in previsione delle prove
di ingresso. Gli studenti interessati si possono iscrivere, gratuitamente, e utilizzare il materiale
didattico per esercitarsi collegandosi al sito: http://matematica.elearning.unimib.it. L’accesso
al sito necessita di registrazione. Il corso di Richiami di Matematica, edizione estiva, prevede,
tra le varie attività, anche l’assistenza on-line per chiarire dubbi in merito agli esercizi presenti
sul sito. L’assistenza on-line sarà disponibile a partire dal 1^ agosto fino al 30 ottobre 2015.
Gli studenti interessati si possono iscrivere e utilizzare il materiale fin da subito per esercitarsi
per le prove di ingresso di settembre/ottobre.
Attività di supporto alla didattica in aula
Ø Pre- Corsi di Matematica
La Scuola di Scienze organizza I Pre-Corsi di Matematica dal 21 settembre 2015 al 2 ottobre 2015.
Si tratta di corsi intensivi di Matematica di base fortemente consigliati a tutti gli studenti di area
scientifica in ingresso:
-
come preparazione agli insegnamenti di Matematica del I anno
-
come utile ripasso della Matematica di base
- per colmare eventuali lacune evidenziate dal mancato superamento della prova di valutazione della
preparazione iniziale o della sezione di matematica di base nelle prove di ammissione ai Corsi di Laurea a
numero programmato.
Il corso è ad accesso libero e gratuito. Non è necessaria l’iscrizione,
ma per motivi
organizzativi e didattici occorre attenersi ai calendari e alle suddivisioni per gruppi di studio che
verranno pubblicati sulla pagina del sito della Scuola di Scienze http://www.scienze.unimib.it/
Ø Corso di Metodologia dell’Apprendimento
In collaborazione con la Fondazione RUI, la Scuola di Scienze offre agli studenti immatricolati
ai corsi di studio di area scientifica un corso di metodologia dell’apprendimento. Il corso, della
durata di una settimana circa, si svolge nella seconda metà del mese di settembre 2015 ed è
finalizzato a rafforzare capacità e tecniche di studio, di programmazione e di preparazione agli
esami.
La partecipazione al corso è gratuita ma necessita di iscrizione, per motivi organizzativi.
Informazioni circa l’iscrizione al corso, date di svolgimento e organizzazione saranno
pubblicate sul sito. http://www.scienze.unimib.it/
Attività di supporto in e-learning e tutoraggio in aula – con prova finale
Ø Corso “Richiami di matematica” (ottobre-novembre-dicembre 2015/gennaio 2016)
La Scuola offrirà, nel primo semestre, un corso di “Richiami di Matematica” consigliato
sia a coloro che non hanno superato la prova di Valutazione della preparazione iniziale, sia a
coloro che non hanno superato la sezione di Matematica nelle prove di ammissione ai Corsi di
Laurea a numero programmato sia a coloro che sentissero la necessità di consolidare le basi
matematiche acquisite nella scuola superiore.
Tale corso ha la duplice finalità di fornire un aiuto nel campo specifico della Matematica
e di servire come cerniera di raccordo tra la metodologia di apprendimento liceale e quella
a livello universitario. Per questo corso sono previste sia attività in aula, in presenza
di un tutor, sia attività individuali in modalità e-learning.
A differenza della versione estiva, accessibile a tutti, le attività in e-learning del corso saranno
reperibili sulla piattaforma di ateneo: http://elearning.unimib.it. Per accedere a
tale piattaforma bisogna aver perfezionato l'iscrizione ed essere in possesso di un indirizzo
@campus.unimib.it. Il corso di Richiami di Matematica partirà a metà ottobre e si concluderà
a gennaio 2016 con una prova finale. Il superamento di tale esame permette di compensare il
mancato superamento della prova di Valutazione della Preparazione Iniziale (VPI) oppure della
sezione di Matematica di base nelle prove a numero programmato. Per eventuali ulteriori
regole di propedeuticità si deve far riferimento al Regolamento Didattico di ciascun
corso di studio. La partecipazione al corso è gratuita, ma necessita di iscrizione, per motivi
organizzativi. Maggiori informazioni sulle modalità di iscrizione saranno disponibili a fine
settembre sul sito http://home.matapp.unimib.it/ e http://www.scienze.unimib.it/
ISCRIZIONE
AI
LABORATORI
Per essere ammessi a frequentare i laboratori, gli studenti devono iscriversi all’inizio del
relativo semestre seguendo le disposizioni fornite dai docenti negli avvisi esposti nella bacheca
del corso di laurea.
ESAMI DI PROFITTO:
APPELLI E ISCRIZIONE
Le date degli appelli d’esame di tutti gli insegnamenti sono pubblicate periodicamente via web
su www.unimib.it area Studenti, Segreterie online e Segreterie Studenti, e presso le postazioni
self-service situate nell’atrio di tutti gli edifici dell’Ateneo. Gli studenti sono ammessi a
sostenere l’esame di un insegnamento in un appello solo se precedentemente iscritti dai
terminali Segreterie online per quell’appello.
Le date degli appelli d'esame sono stabilite periodicamente dai docenti e comunicate all’Ufficio
Verbalizzazione esami per il loro inserimento sulle Segreterie online con un anticipo di almeno
30 giorni rispetto all’inizio delle sessioni. Le date fissate per gli appelli d'esame non devono
interferire con l'attività didattica di altri insegnamenti.
ATTIVITÀ DI ORIENTAMENTO PER GLI STUDENTI DELLE SCUOLE SUPERIORI
ll corso di laurea in Scienza dei Materiali partecipa alle giornate di orientamento promosse
dall'Ateneo e dalla Scuola di Scienze. Durante tali giornate è possibile visitare i laboratori del
Dipartimento di Scienza dei Materiali e parlare con docenti e studenti del corso di laurea in
Scienza dei Materiali. Tali incontri vengono adeguatamente pubblicizzati con avvisi esposti
nelle bacheche della Segreteria Didattica e sul sito internet della Scuola di Scienze
http://www.scienze.unimib.it.
Il corpo docente del corso di laurea si rende disponibile a intervenire presso le scuole medie
superiori per iniziative di orientamento e/o di divulgazione scientifica nel campo della Scienza
dei Materiali e delle Nanotecnologie. Informazioni dettagliate sono reperibili sul sito internet
http://www.mater.unimib.it alla voce orientamento o all'indirizzo e-mail:
[email protected]. Per ulteriori informazioni contattare il Presidente della
Commissione Orientamento, Francesco Montalenti, allo 0264485226, e-mail
[email protected] .
PROVA FINALE
Obiettivo di lavoro di preparazione alla prova finale è addestrare il laureando ad analizzare e
padroneggiare un argomento pertinente alla Scienza dei Materiali, a presentarne gli aspetti
salienti in un elaborato scritto, eventualmente in lingua inglese, a esporlo e discuterlo
pubblicamente con chiarezza, padronanza e senso critico.
La preparazione della prova finale per il corso di laurea in Scienza dei Materiali è regolata come
segue:
a) se lo studente ha seguito un percorso professionalizzante, la prova finale consiste nella
presentazione e discussione pubblica di una succinta relazione scritta concernente l’esperienza
portata a termine durante uno stage esterno. Lo studente viene ammesso alla preparazione
della prova finale non prima di aver conseguito 135 CFU. La domanda di ammissione deve
essere presentata alla Segreteria Didattica almeno 7 giorni prima della seduta del CCD, con
l’indicazione dell’argomento su cui si svolgerà l’attività e la proposta del tutor interno e del
tutor esterno. La Commissione Tesi esamina la domanda e, ove nulla si opponga, ne propone
l’approvazione al Consiglio di Coordinamento Didattico. Alla durata dello stage concorrono
anche i due insegnamenti di Laboratorio di tecnologia dei materiali I e II, ognuno di 8 cfu; la
frequenza di tali insegnamenti comporta la necessità di sostenere uno specifico esame. Inoltre
lo studente può inserire nell’attività di stage anche 8 oppure 12 cfu delle Attività formative a
scelta dello studente (di cui al DM 270/04, art. 10, comma 5 lettera a).
b) se lo studente ha seguito un percorso metodologico, la prova finale consiste nella
presentazione e discussione pubblica di una succinta relazione scritta di approfondimento
personale di un argomento da lui scelto tra quelli affrontati nel triennio. Lo studente viene
ammesso alla preparazione della prova finale non prima di aver conseguito 135 CFU. Previo
accordo con un docente che funge da relatore, lo studente presenta il titolo della relazione alla
Segreteria Didattica almeno 7 giorni prima del CCD. La Commissione Tesi esamina la domanda
e, ove nulla si opponga, ne propone l’approvazione al Consiglio di Coordinamento Didattico.
Si rimanda al sito del corso di laurea www.mater.unimib.it/cdl per la consultazione dei possibili
argomenti per la preparazione della prova finale; nello stesso sito è riportato il calendario delle
sessioni di laurea.
Università degli Studi di Milano-Bicocca
Scuola di Scienze
Corso di laurea in Scienza dei Materiali, Classe L-27
Materials Science
ESTRATTO DEL REGOLAMENTO DIDATTICO – ANNO ACCADEMICO 2015/2016
Presentazione
Il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali appartiene alla Classe delle Lauree in Scienze e
Tecnologie Chimiche (classe L-27), ha una durata normale di tre anni, è articolato su un
percorso formativo che prevede 20 esami e l’acquisizione di 180 CFU e rilascia la Laurea in
Scienza dei Materiali.
Il laureato in Scienza dei Materiali può accedere ai corsi di studio di livello superiore, come la
laurea magistrale, di carattere più formativo, o ad un Master di I livello (si veda in seguito la
voce Profili professionali e sbocchi occupazionali).
Obiettivi formativi specifici e descrizione del percorso formativo
Il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali ha l’obiettivo di assicurare allo studente frequentante
l’acquisizione di conoscenze di base delle proprietà chimiche e fisiche dei materiali, di capacità
sperimentali per la loro caratterizzazione e di competenze tecnico-professionali per il loro
utilizzo a scopo applicativo. Il piano degli insegnamenti permette di acquisire:
- un’approfondita conoscenza di base della chimica e della fisica nei loro aspetti sperimentali e
teorici;
- adeguate competenze matematiche;
- una solida metodologia di lavoro e un’impostazione interdisciplinare orientata alla risoluzione
dei problemi;
- competenze specifiche di laboratorio, attraverso una pluralità di tecniche nei campi
dell’analisi, della caratterizzazione e della sintesi di materiali;
- capacità di comunicazione scientifica e di lavoro coordinato all’interno di gruppi.
Il Corso di Laurea offre agli studenti del terzo anno la possibilità di scelta tra insegnamenti che
favoriscono una formazione di base aperta a successivi approfondimenti e insegnamenti
maggiormente orientati verso un inserimento lavorativo immediato.
Nel concreto, il processo formativo prevede le attività qui sotto specificate, ripartite secondo
tre differenti Aree di Formazione.
1) L’area di Formazione di Base comprende insegnamenti di base di Chimica (tre insegnamenti
o moduli : Chimica Generale e Inorganica, Chimica Organica e Chimica Fisica per un totale
di 18 CFU) e di Fisica (quattro insegnamenti o moduli : Fisica I, Fisica II, Struttura della
Materia I e Struttura della Materia II per un totale di 30 CFU) in quantità bilanciata; a
questi si affiancano tre insegnamenti di Matematica, particolarmente rivolti alla risoluzione
di problemi (Matematica I, Matematica II e Matematica III) per un totale di 24 CFU.
2) La frequenza obbligatoria ai numerosi insegnamenti dell’area di Laboratorio comprende 6
insegnamenti o moduli (Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica, Laboratorio di
Chimica Organica, Laboratorio di Fisica I, Laboratorio di Fisica II, Laboratorio di Chimica
Analitica Strumentale e Laboratorio di Fisica dei Materiali) per un totale di 36 CFU.
3) L’area di Chimica e Fisica dei Materiali comprende svariati insegnamenti specifici di Scienza
dei Materiali tramite i quali gli studenti vedono via via integrarsi i due diversi approcci,
chimico e fisico, allo studio dei materiali: 4 insegnamenti o moduli (Chimica
Macromolecolare con Laboratorio, Chimica Fisica dei Materiali, Chimica dei Materiali
Ceramici e Fisica dei Materiali) per un totale di 32 CFU. Questi insegnamenti sono affidati
ad un nutrito corpo docente composto da studiosi di estrazione diversa, quali chimici, fisici
e scienziati dei materiali, da tempo impegnati su questo progetto didattico, che collaborano
su comuni temi di ricerca in Scienza dei Materiali.
Il Corso di Laurea offre agli studenti del terzo anno la possibilità di scelta tra insegnamenti che
favoriscono una formazione di base aperta a successivi approfondimenti e insegnamenti
maggiormente orientati verso un inserimento lavorativo immediato. Per gli studenti orientati
verso un inserimento lavorativo immediato sono inoltre previsti due insegnamenti specifici di
Tecnologia dei Materiali dell’area di Laboratorio (Laboratorio di Tecnologia dei Materiali I e
Laboratorio di Tecnologia dei Materiali per un totale 16 CFU) che prevedono periodi di tirocinio
presso aziende operanti nel settore dei materiali. Per gli studenti che prevedono di proseguire
gli studi, invece, sono previsti due insegnamenti dell’area di Chimica e Fisica dei Materiali
(Chimica dei Materiali Polimerici e Complementi di Struttura della Materia) per un totale di 16
CFU.
Inoltre, è stato previsto un programma di introduzione al mondo del lavoro e consistente in
incontri con rappresentanti del mondo delle professioni e delle industrie, per un impegno pari a
1 CFU.
Il percorso di formazione si conclude con la prova finale per un impegno pari a 3 CFU.
Profili professionali e sbocchi occupazionali
Il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali, fornendo solide basi scientifiche e conoscenze
relative a processi e tecnologie innovativi, intende formare laureati in grado di inserirsi in
realtà produttive o di ricerca nelle quali vengono affrontate problematiche inerenti il
miglioramento delle prestazioni dei materiali esistenti (polimeri, ceramici, vetri, metalli,
compositi, semiconduttori) e lo sviluppo di nuovi materiali. I laureati in Scienza dei Materiali
possono acquisire, a seconda degli esami scelti al terzo anno, una formazione maggiormente
orientata agli aspetti conoscitivi di base o una maggiormente orientata agli aspetti tecnicoprofessionalizzanti. Tutti gli studenti possono comunque decidere se proseguire negli studi o se
rivolgersi subito al mercato del lavoro.
A) Ulteriore formazione.
Il laureato può accedere ai corsi di studio di livello superiore, come la Laurea Magistrale, di
carattere più formativo, o ad un Master di I livello. Il Corso di Laurea Magistrale
particolarmente consigliato è la Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali attivata presso
Milano-Bicocca e presso altre Università italiane. Volendo proseguire ulteriormente negli studi,
il possesso di una Laurea Magistrale è condizione necessaria per accedere all'ultimo livello
formativo universitario, quello del Dottorato di Ricerca o, per un'ulteriore professionalizzazione,
a un Master di II livello.
B) Tempi di inserimento e sbocchi lavorativi.
Un data-base continuamente aggiornato sugli esiti lavorativi dei laureati in Scienza dei
Materiali di questo Ateneo ha messo in luce l’ottimo e veloce inserimento del laureato in piccole
e medie imprese, in grandi industrie, e in Enti pubblici che operano nel settore dei materiali. In
particolare, il laureato triennale si trova ben collocato nell’area di sviluppo prodotti di aziende
anche piccole, in svariati settori merceologici, quali il settore dei materiali per l’edilizia e dei
compositi strutturali, dei trasporti, delle vernici e pittura, dell’elettricità, dell’elettronica, dei
vetri, della trasformazione dei polimeri, della componentistica e della strumentazione
scientifica.
C) Ruoli professionali.
Il laureato in Scienza dei Materiali trova impiego nel settore industriale come ricercatore junior
e/o responsabile del controllo di processo e qualità o nell’assistenza tecnica di aziende di medie
e grandi dimensioni. Nel settore commerciale trova impiego in strutture di vendita di società
piccole, medie e grandi che richiedano requisiti tecnici con competenze nell’area dei materiali e
in altre aree affini. La base scientifica in un campo interdisciplinare quale la Scienza dei
Materiali mette infatti il laureato triennale in grado di gestire problemi complessi con adeguate
competenze tecniche, caratteristica che permette di interfacciarsi al meglio con fornitori e
clienti.
Il corso prepara alle seguenti professioni ISTAT:
·
2.1.1.1.1 - Fisici
·
2.1.1.2.1 - Chimici ricercatori
·
2.1.1.2.2 - Chimici informatori e divulgatori
Norme relative all’accesso
Il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali ha un accesso con numerosità programmata; il
numero di posti previsti al I anno è pari a 100 di cui 3 riservati a studenti extra UE non
residenti. Per l'accesso al Corso di laurea è previsto un test d'ingresso finalizzato alla
valutazione delle attitudini dei candidati per questo tipo di studio e la selezione è basata
sull'esito della valutazione stessa. Per i dettagli si rimanda al Bando di ammissione consultabile
dal sito di Ateneo www.unimib.it. Tale prova è finalizzata anche a favorire l'inserimento nel
percorso didattico e permette di organizzare specifiche attività di supporto da offrire alle
matricole per le quali si evidenziassero eventuali carenze.
Le attività di supporto agli studenti per i quali siano state accertate carenze di conoscenze
saranno costituite da corsi intensivi di recupero.
Organizzazione del Corso di Laurea
II Corso di Laurea è articolato in attività formative di base, in attività formative specifiche
caratterizzanti la Scienza dei Materiali, in attività integrative delle precedenti e in attività affini
o di contesto e altre attività (lingua straniera, esiti occupazionali e competenze insegnamenti a
scelta e prova finale) per un totale di 180 crediti distribuiti in tre anni.
Nel corso del primo anno sono previste attività formative obbligatorie su discipline chimiche,
fisiche e matematiche di base e caratterizzanti, comprendenti insegnamenti frontali e attività di
laboratorio; sono previste anche prove di verifica della conoscenza di una lingua straniera (vedi
in seguito il punto specifico). Nei due anni successivi le stesse discipline vengono approfondite
e sono previste sistematiche attività di laboratorio di contenuto via via più avanzato e vengono
svolti insegnamenti che trattano aspetti relativi alla fenomenologia e alla teoria di svariate
classi di materiali.
Al terzo anno gli studenti possono scegliere se approfondire maggiormente le conoscenze
chimiche e fisiche caratteristiche della Scienza dei Materiali o se acquisire competenze
tecnologiche professionalizzanti. Nel primo caso gli studenti possono scegliere Chimica dei
materiali polimerici e Complementi di struttura della materia per un totale di 16 CFU
complessivi. Nel secondo caso seguire i Laboratori di tecnologia dei materiali I e II, per un
totale di 16 CFU complessivi, e svolgere attività di preparazione della prova finale presso
laboratori e/o impianti di industrie o enti pubblici, sotto il controllo didattico e organizzativo di
uno o più docenti, al fine di acquisire competenze di carattere tecnico professionale utili a un
inserimento immediato nel mondo del lavoro.
1 – Attività formative di base
Le attività formative di base forniscono un'approfondita conoscenza degli aspetti generali, sia
sperimentali che teorici, della chimica e della fisica. Permettono inoltre allo studente di
acquisire conoscenze matematiche di base e garantiscono una adeguata conoscenza della
strumentazione di laboratorio.
2 – Attività formative caratterizzanti
Queste attività forniscono competenze specifiche teoriche e sperimentali sulle proprietà dei
materiali, capacità sperimentali per la loro caratterizzazione e competenze tecnico-professionali
per il loro utilizzo a scopo applicativo.
3 – Attività affini o integrative
Le attività affini o integrative hanno l’obiettivo di fornire agli studenti di Scienza dei Materiali
una specializzazione superiore nelle aree della Struttura della Materia e dei laboratori di Fisica
allo scopo di ampliare le loro competenze negli aspetti più generali della fisica della materia e
nei campi dell'analisi, della caratterizzazione e della sintesi di materiali.
4 – Attività formative a scelta dello studente
Lo studente potrà scegliere i CFU relativi alle attività formative a sua scelta tra tutti gli
insegnamenti attivati nei differenti Corsi di studio dell’Ateneo (di norma nei corsi di Laurea
Triennale), per un totale di 12 CFU. I corsi a scelta sono parte integrante del piano degli studi
e devono quindi essere sottoposti all’approvazione del Consiglio di Coordinamento Didattico
che ne verifica la coerenza con il progetto formativo.
5 – Lingua straniera/sbarramento
Per quanto riguarda la conoscenza della lingua straniera, a partire dall'anno accademico 20062007 gli studenti immatricolati a questo corso di studi devono acquisire i 3 CFU relativi alla
conoscenza della lingua straniera previsti dal Regolamento Didattico del Corso di Studio prima
di poter sostenere gli esami del secondo e del terzo anno. Per le eventuali iscrizione e
frequenza ai corsi on-line, forniti gratuitamente dall’Ateneo, e per le modalità di esame si veda
il Sito web di riferimento: ido.didattica.unimib.it/didattica
Inoltre gli studenti di Scienza dei Materiali dovranno superare una prova di verifica della
comprensione orale della lingua straniera, con l’acquisizione di ulteriori 3 CFU.
6 – Forme didattiche
Le attività didattiche proposte dal Corso di Laurea sono di vario tipo: lezioni frontali, lezioni di
esercitazioni su applicazioni dei contenuti teorici, lezioni pratiche di introduzione e
addestramento alle discipline sperimentali di laboratorio, seminari su tematiche di contesto,
laboratorio linguistico di Ateneo per l’apprendimento della lingua straniera (vedi precedente
paragrafo), attività per la prova finale ed eventuale attività esterna. Le forme didattiche
relative alle lezioni di esercitazione e alle lezioni pratiche di laboratorio (sinteticamente indicate
come Esercitazioni e Laboratorio, condotte in ogni caso dal docente come attività in presenza,
in aula o in laboratori attrezzati per esperimenti di tipo chimico o fisico) sono peculiari dei corsi
di studio di ambito scientifico. Queste forme didattiche costituiscono parte essenziale e
qualificante del percorso formativo, nelle quali lo studente è portato, con l’intervento diretto
del docente, ad acquisire non soltanto conoscenze ma anche competenze nel saper operare e
progettare sulla base delle conoscenze apprese e secondo gli strumenti e i metodi propri delle
discipline scientifiche. Le conoscenze e le competenze via via acquisite dagli studenti in queste
attività sono certificate dagli esami sostenuti con esito positivo e vengono commisurate in
crediti formativi universitari, denominati anche con l’acronimo CFU. I crediti rappresentano una
misura del lavoro di apprendimento dello studente, comprensivo delle attività didattiche di cui
sopra e dell'impegno riservato allo studio personale o di altre attività formative di tipo
individuale. Un CFU corrisponde a 25 ore di lavoro complessivo tra attività istituzionali e studio
individuale, diversamente suddivise a seconda che si tratti di lezioni frontali (7-8 ore/CFU),
esercitazioni (8-12 ore/CFU), attività di laboratorio (8-12 ore/CFU), eventuale attività esterna
e attività per la prova finale.
7 – Modalità di verifica del profitto
Tutte le attività di cui sopra comportano un esame finale, le cui modalità sono comunicate dal
docente all’inizio di ogni attività didattica e comunque indicate per ciascun insegnamento nella
guida annuale dello studente. Gli insegnamenti suddivisi in due moduli prevedono un singolo
esame finale. Di norma gli insegnamenti frontali prevedono un esame orale, preceduto
eventualmente da uno scritto. Gli insegnamenti di laboratorio terminano di norma con un
esame in cui viene anche discussa una relazione scritta sulle esperienze svolte nelle attività di
laboratorio. Per l’attività esterna e la prova finale si rimanda all’apposito paragrafo. L’attività di
inserimento nel mondo del lavoro (vedi paragrafo apposito) comporta la presenza certificata a
un adeguato numero di ore di attività, da definirsi da parte del Consiglio di Coordinamento
Didattico.
8 – Frequenza
La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per tutte le
altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari). Per frequenza obbligatoria si intende la
partecipazione ad almeno il 75% dell'attività didattica dei suddetti insegnamenti.
9 –Piano di studio
Il piano di studio è l’insieme delle attività formative obbligatorie, delle attività previste come
opzionali e delle attività formative scelte autonomamente dallo studente in coerenza con il
regolamento didattico del corso di studio. Allo studente viene automaticamente attribuito un
piano di studio all’atto dell’iscrizione al primo anno, che costituisce il piano di studio statutario.
Successivamente lo studente deve presentare un proprio piano di studio con l’indicazione delle
attività opzionali e di quelle a scelta. Il piano di studio è approvato dal Consiglio di
Coordinamento Didattico. Le modalità e le scadenze di presentazione del piano sono definite
dall’Ateneo. Il diritto dello studente di sostenere prove di verifica relative a una attività
formativa è subordinato alla presenza dell’attività stessa nell’ultimo piano di studio approvato.
Per quanto non previsto si rinvia al regolamento d’Ateneo degli studenti.
10 – Regole di Propedeuticità
Per poter sostenere gli esami del secondo e del terzo anno, gli studenti devono aver acquisito
preventivamente i 3 CFU relativi alla conoscenza della Lingua Straniera.
Per iscriversi al secondo anno di corso gli studenti devono aver acquisito almeno 20 CFU. Per
iscriversi al terzo anno di corso gli studenti devono aver acquisito almeno ulteriori 30 CFU, per
un totale di almeno 50 CFU complessivi.
Lo studente è tenuto a rispettare, nell'espletamento degli esami, le propedeuticità indicate di
seguito:
Per sostenere l’esame di:
Matematica II bisogna aver superato Matematica I
Matematica III bisogna aver superato Matematica II
Fisica II bisogna aver superato Fisica I con Laboratorio
Chimica organica bisogna aver superato Chimica Generale e Inorganica con laboratorio
Chimica macromolecolare con laboratorio bisogna aver superato Chimica Generale e
Inorganica con laboratorio e Laboratorio di Chimica Organica
Fisica dei Materiali con laboratorio bisogna aver superato Laboratorio di Fisica II.
11 – Attività di orientamento e tutorato
Orientamento per la scelta della prova finale.
Gli studenti terminano gli studi discutendo davanti a una Commissione i risultati di un’attività
personale, denominata prova finale, (vedi punto apposito in seguito) contenuti in una relazione
scritta, presentata nei dovuti tempi alla Segreteria Didattica e da essa inviata alla
Commissione. Per indirizzare gli studenti verso una scelta consona alle loro aspettative e alle
loro caratteristiche individuali, il Consiglio di Coordinamento Didattico fornisce informazioni
sugli argomenti di ricerca entro cui tali temi si collocano e sui laboratori o gruppi di ricerca
presso cui si svolge l’attività tramite il sito WEB e presentazioni organizzate a tale scopo.
Orientamento relativo al mondo del lavoro.
Il Consiglio di Coordinamento Didattico organizza attività di orientamento a frequenza
obbligatoria per 1 CFU, finalizzate a trasmettere agli studenti informazioni utili per un proficuo
inserimento nel mondo del lavoro ovvero per una ragionata scelta di percorsi di studio e
formazione. Tale attività si esplica in seminari, incontri ed esperienze guidate con esponenti del
mondo del lavoro, delle professioni e degli ordini su vari temi quali, ad esempio, le competenze
richieste nei diversi ambienti di lavoro, i principi di diritto del lavoro, la comunicazione in
differenti contesti organizzativi e di lavoro, ecc.
Tutorato.
Il Consiglio di Coordinamento Didattico potrà organizzare una serie di incontri di studio tra
immatricolati e studenti senior, iscritti nei segmenti di alta formazione (Laurea Magistrale,
Dottorato, Master) e selezionati in base ai loro curricoli scolastici. Nel corso di tali incontri si
svolgono attività di orientamento disciplinare sotto la guida dei docenti ufficiali. Questa
specifica attività di tutoraggio riguarda di norma gli insegnamenti disciplinari di base di Chimica
e di Fisica del primo anno e di Matematica del primo e secondo anno.
12 – Scansione delle attività formative e appelli d'esame
Ogni anno accademico è diviso in due semestri. La maggior parte degli insegnamenti si svolge
entro un singolo semestre per permettere agli studenti di sostenere al termine di ogni
semestre gli esami degli insegnamenti appena frequentati. Fanno eccezione pochi
insegnamenti che hanno cadenza annuale. Il calendario delle lezioni viene reso disponibile sul
sito del corso di laurea con conveniente anticipo rispetto all'inizio del semestre.
L’acquisizione dei crediti relativi a ognuno degli insegnamenti previsti nel percorso formativo
avviene attraverso il superamento di verifiche di profitto scritte e/o orali. Le verifiche si
terranno in periodi specifici dell’anno (appelli d’esame) stabiliti dal Consiglio di Coordinamento
Didattico. Sono previsti appelli d’esame distribuiti in periodi nei quali sono sospese le attività
didattiche e in particolare nei mesi di febbraio, giugno, luglio, agosto e settembre. Sono
previste inoltre sospensioni delle attività didattiche verso la metà del I semestre
(indicativamente fine novembre) e del II semestre (indicativamente inizio maggio) per
consentire agli studenti di sostenere esami di anni di corso precedenti a quello che stanno
frequentando. Fatta salva la disponibilità dei docenti, ed esclusi gli studenti iscritti al primo
anno, è possibile sostenere verifiche di profitto anche in periodi diversi da quelli fissati. Gli
appelli d'esame sono disponibili sul sito dell'Ateneo alla pagina Bacheca appelli delle Segreterie
online.
Prova finale
Obiettivo del lavoro di preparazione della prova finale è addestrare il laureando ad analizzare e
La prova finale per il conseguimento del titolo di studio prevede le seguenti alternative:
a) se lo studente intende inserirsi immediatamente nel mondo del lavoro e ha svolto la prova
finale presso laboratori di industrie o enti pubblici, la prova finale consiste nella presentazione
e discussione pubblica di una succinta relazione scritta concernente l’esperienza portata a
termine;
b) negli altri casi, la prova finale consiste nella presentazione e discussione pubblica di una
succinta relazione scritta di approfondimento personale di un argomento da lui scelto tra quelli
affrontati nel triennio.
Il voto di laurea esprime la valutazione del curriculum dello studente e della preparazione e
maturità da lui raggiunte al termine del Corso di Laurea.
Riconoscimento CFU e modalità di trasferimento
Gli studenti provenienti da altri Corsi di Laurea di questo o di altro Ateneo possono chiedere di
essere iscritti a questo Corso di Laurea con riconoscimento dei crediti relativi agli esami
precedentemente sostenuti. Per il riconoscimento è necessaria la verifica da parte di una
apposita Commissione, con successivo riconoscimento da parte del Consiglio di Coordinamento
Didattico, della coerenza dei programmi degli esami sostenuti con gli obiettivi e con
l’Ordinamento di questo Corso di Laurea.
In base al DM 270/2004 e alla L.240/2010 le Università possono riconoscere come crediti
formativi universitari le conoscenze e abilità professionali certificate individualmente ai sensi
della normativa vigente in materia, nonché altre conoscenze e abilità maturate in attività
formative di livello post secondario, alla cui progettazione e realizzazione l’università abbia
concorso, per un massimo di 12 CFU, complessivamente tra corsi di Laurea e Laurea
magistrale.
Trasferimento da altro Ateneo o da altri Corsi di Laurea
Gli studenti regolarmente iscritti in altre Università e gli studenti iscritti presso l’Università degli
Studi di Milano Bicocca possono trasferirsi al primo anno del corso di Laurea in Scienza dei
Materiali a condizione che abbiano sostenuto la prova di ammissione e che si siano collocati in una
posizione utile in graduatoria. Se ammessi, gli studenti possono chiedere di essere iscritti a questo
Corso di Laurea con riconoscimento dei crediti relativi agli esami precedentemente sostenuti. Per il
riconoscimento è necessaria la verifica da parte di un'apposita Commissione, con successivo
riconoscimento da parte del Consiglio di Coordinamento Didattico, della coerenza dei programmi
degli esami sostenuti con gli obiettivi e con l’Ordinamento di questo Corso di Laurea. Le
informazioni relative alle modalità di presentazione delle domande di trasferimento sono pubblicate
alla pagina web: http://www.unimib.it/go/Home/Italiano/Studenti/Per-gli-iscritti/Segreterie-Studenti.
Gli studenti regolarmente iscritti in questa o in altre università italiane ad altri Corsi di Laurea,
persone già in possesso di un titolo di Laurea e persone in possesso di cfu rilasciati da questa o
altre università possono essere esonerati dal test previsto per l’iscrizione al Corso di Laurea in
Scienza dei Materiali solo se sono in possesso dei requisiti necessari per essere ammessi ad anni
successivi al primo. A questo proposito, al fine di ottenere una preventiva valutazione della propria
carriera gli studenti possono rivolgersi alla segreteria didattica del Corso di Laurea, consegnando
una dichiarazione sostitutiva relativa a tutti gli esami sostenuti, con l’indicazione di data, voto,
crediti e settori scientifici disciplinari, entro le ore 12 del 1 settembre 2015. La pratica sarà
esaminata da una Commissione del Corso di Laurea, che esprimerà il suo parere. Nel caso in cui
la Commissione valuti che lo studente non possa essere ammesso ad anni successivi al primo, lo
stesso dovrà sostenere il test di ammissione.
Attività di ricerca a supporto delle attività formative che caratterizzano il profilo del
corso di studio
Gli insegnamenti specifici di Scienza dei Materiali, tramite i quali gli studenti vedono via via
integrarsi nello studio dei materiali i diversi approcci (chimico e fisico, macroscopico e
microscopico, classico e quantistico) sono affidati a un nutrito corpo docente appartenente al
Dipartimento di Scienza dei Materiali. Questi docenti, pur di estrazione diversa, quali chimici,
fisici e scienziati dei materiali, da tempo collaborano sia sul versante didattico che su quello
scientifico. L’attività di ricerca del Dipartimento è rivolta allo studio di materiali in una varietà
di ambiti e applicazioni, riconducibili con estrema stringatezza alle seguenti classi: materiali
organici e polimerici, materiali per microelettronica e fotonica, materiali per ambiente e
energia, materiali per i beni culturali. Per informazioni dettagliate sui temi di ricerca attivi e sui
recenti risultati ottenuti si veda la relazione annuale del Dipartimento, sul sito
http://www.mater.unimib.it/.
Presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali, data la natura interdisciplinare delle ricerche ivi
svolte e le ottime competenze dei docenti afferenti in diversi campi della Scienza dei Materiali,
è presente un Corso di Dottorato con una intensa attività didattica seminariale, cui possono
liberamente accedere anche gli studenti della Laurea per un eventuale approfondimento
personale e/o a scopo informativo. Sono inoltre presenti in Dipartimento parecchi giovani
ricercatori non strutturati, quali post-doc e assegnisti, italiani e stranieri, che svolgono ricerca
su argomenti di punta.
Una parte delle attività didattiche si svolge utilizzando competenze e attrezzature in laboratori
di alta specializzazione presenti nel Dipartimento di Scienza dei Materiali, presso cui si svolge
attività di ricerca nei seguenti in ambiti:
- deposizione di film sottili per fasci molecolari;
- proprietà ottiche ed elettriche dei semiconduttori;
- sintesi di materiali molecolari e macromolecolari;
- diffrazione di raggi X e risonanze di spin nucleare ed elettronico;
- caratterizzazione di isolanti, vetri e materiali per l'accumulo di energia;
- calcolo e modellizzazione;
- fotofisica di materiali molecolari;
- datazione e caratterizzazione di materiali di interesse per i beni culturali.
Percorso formativo LAUREA TRIENNALE
Anno I
CHIMICA GENERALE
Base
E INORGANICA CON 12 Chimiche
LABORATORIO
MATEMATICA I
MATEMATICA II
CHIMICA ORGANICA
Discipline
CHIMICA GENERALE E
INORGANICA
CHIM/03
LABORATORIO DI CHIMICA
GENERALE E INORGANICA
Base
Discipline
8 Matematiche,
MAT/05 MATEMATICA I
informatiche e fisiche
Base
Discipline
8 Matematiche,
MAT/05 MATEMATICA II
Caratterizzanti
Discipline Chimiche
6
CHIM/06 CHIMICA ORGANICA
Organiche
e
Biochimiche
Base
Discipline
FISICA
I
CON
14 Matematiche,
FIS/01
LABORATORIO
ESITI
OCCUPAZIONALI
COMPETENZE
RICHIESTE
E
LINGUA STRANIERA
LINGUA STRANIERA
6
6
I°
I°
8
I°
8
II°
6
II°
FISICA I
8
I° e
II°
LABORATORIO DI FISICA I
6
II°
Ulteriori
attività
1 formative (art. 10,
comma 5, lettera d)
1
Per la prova finale e la
lingua straniera (art.
3
10, comma 5, lettera
c)
3
c)
3
3
Anno II
Base
Discipline
10 Matematiche,
Caratterizzanti
CHIMICA
8 Discipline
chimiche
MACROMOLECOLARE
industriali
e
CON LABORATORIO
tecnologiche
Base
Discipline
CHIMICA FISICA
8
chimiche
Base
Discipline
MATEMATICA III
8 Matematiche,
Caratterizzanti
CHIMICA FISICA DEI
Discipline
chimiche
MATERIALI
8 inorganiche e chimicofisiche
Caratterizzanti
LABORATORIO
DI
Discipline Chimiche
6
CHIMICA ORGANICA
Organiche
e
Biochimiche
FISICA II
FIS/01
CHIM/04
FISICA II
10 I° e II°
CHIMICA
MACROMOLECOLARE
CON LABORATORIO
8
II°
I°
CHIM/02 CHIMICA FISICA
8
MAT/07
8
I°
8
II°
MATEMATICA III
CHIM/02 CHIMICA
FISICA
MATERIALI
CHIM/06
DEI
ORGANICA
6
I°
LABORATORIO
FISICA II
STRUTTURA
MATERIA I
DI
DELLA
6 Affini o integrative
FIS/01
Base
Discipline
6 Matematiche,
FIS/03
LABORATORIO DI FISICA II
6
STRUTTURA
MATERIA I
6
DELLA
II°
II°
Anno III
CHIMICA
MATERIALI
CERAMICI
DEI
FISICA
DEI
MATERIALI
CON
LABORATORIO
LABORATORIO
DI
CHIMICA ANALITICA
STRUMENTALE
STRUTTURA DELLA
MATERIA II
INSEGNAMENTO
SCELTA
A
PROVA FINALE
Caratterizzanti
Discipline
chimiche CHIM/03 CHIMICA DEI MATERIALI
8 inorganiche e chimicoCERAMICI
fisiche
FIS/03 FISICA DEI MATERIALI
Base
Discipline
14 Matematiche,
LABORATORIO DI FISICA
FIS/01
DEI MATERIALI
Caratterizzanti
CHIM/01
6 Discipline
chimiche
ANALITICA STRUMENTALE
analitiche e ambientali
6 Affini e integrativi
FIS/03
STRUTTURA
MATERIA II
DELLA
A scelta autonoma
dello studente
3
c)
12
8
8
6
6
6
I°
I°
I°
I°
I°
12
3
Un insegnamento a scelta fra:
CHIMICA
MATERIALI
POLIMERICI
DEI
LABORATORIO
TECNOLOGIA
MATERIALI II
DI
DEI
Caratterizzanti
Discipline
chimiche
CHIMICA DEI MATERIALI
8
CHIM/04
industriali
e
POLIMERICI
tecnologiche
Caratterizzanti
LABORATORIO
DI
Discipline
chimiche
8
CHIM/04 TECNOLOGIA
DEI
industriali
e
MATERIALI II
tecnologiche
8
8
II°
II°
Un insegnamento a scelta fra:
COMPLEMENTI DI
STRUTTURA DELLA
MATERIA
LABORATORIO
DI
TECNOLOGIA
DEI
MATERIALI I
FIS/03
FIS/03
COMPLEMENTI
STRUTTURA
MATERIA I
COMPLEMENTI
STRUTTURA
MATERIA II
LABORATORIO
TECNOLOGIA
MATERIALI I
DI
DELLA
4 II°
DI
DELLA
4
DI
DEI
8 II°
PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DEL CORSO DI LAUREA
IN SCIENZA DEI MATERIALI
I ANNO
CHIMICA GENERALE E INORGANICA CON LABORATORIO – 12 cfu-I sem
Programma:
Il corso e' diviso in due moduli, con un unico esame finale. Il primo modulo di 6 cfu consiste
di lezioni frontali; il secondo modulo di 6 cfu è descritto di seguito separatamente e
comprende attività applicative numeriche e di laboratorio. La frequenza è obbligatoria per
le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per tutte le altre attività (lezioni,
esercitazioni e seminari).
Modalità di esame:
Prova scritta relativa alle esercitazioni numeriche in applicazione alla chimica generale,
prova orale relativa agli argomenti complessivamente trattati ed alle esperienze eseguite in
laboratorio, con valutazione dei risultati delle esperienze.
Chimica Generale e Inorganica - 6 cfu
R.Scotti
Tel.02/6448 5133
e-mail: [email protected]
Programma:
Il corso è costituito da due parti, la prima (4 cfu) contiene gli argomenti di Chimica
Generale comuni a tutti gli insegnamenti della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e
Naturali ed è base propedeutica ai successivi insegnamenti di chimica e di laboratorio di
chimica.
La seconda parte (2 cfu) contiene i principi e la descrizione della reattività degli elementi
ritenuti fondamentali per la comprensione della chimica dei materiali inorganici.
Dettaglio degli argomenti:
Composizione della materia: elementi, composti, atomi, molecole
Unità di ma chimica e mole
Numero di ossidazione
Nomenclatura dei composti binari e ternari
Composizione percentuale e formule chimiche
Reazioni chimiche: simbologia, tipologia, bilanciamento
Rapporti quantitativi
Struttura atomica e periodicità
Configurazioni elettroniche, strutture di Lewis, geometria molecolare
Legame chimico
Proprietà dei gas, dei liquidi, dei solidi e delle soluzioni
Acidi e basi
Equilibrio chimico: tipologia e risposta dell'equilibrio alle variazioni esterne, equilibri acidobase
(idrolisi, soluzioni tampone)
Celle elettrochimiche, elettrolisi
Idrogeno; elementi del blocco s: metalli alcalini e alcalino terrosi
Elementi del blocco p: boro, alluminio, carbonio, silicio, azoto, fosforo, ossigeno,zolfo,
alogeni, gas nobili.
Elementi del blocco d: andamento delle proprietà e della reattività negli elementi metallici e
nelle terre rare.
Testi consigliati:
Martin S. Silberberg
Chimica, la natura molecolare della materia e delle sue
trasformazioni, Mc Graw Hill
Laboratorio di chimica generale e inorganica – 6 cfu
M. D’Arienzo
Tel. 02/6448.5023
Il corso si propone di avviare gli studenti alla sperimentazione chimica di laboratorio mediante
l'esecuzione di esperienze che siano complementari all’insegnamento di Chimica Generale ed
Inorganica e che introducano lo studente agli aspetti di base della preparazione e reattività dei
composti inorganici. Programma di esercitazioni di stechiometria: Elementi, atomi e ioni, Massa
atomica, Sistema periodico, Numero di ossidazione. Molecole, Massa molecolare, Mole,
Formule minime e Formule molecolari, Composizione percentuale dei composti. Bilanciamento
delle equazioni chimiche. Concentrazione delle soluzioni, Miscelazione e diluizione delle
soluzioni, Analisi volumetrica. Introduzione all’equilibrio chimico. Costante di equilibrio e la sua
derivazione cinetica. Equilibri di dissociazione e di formazione. Acidi e basi, Prodotto ionico
dell’acqua, pH e pOH, Acidi e basi forti, Acidi e basi deboli monoprotici. Il pH nelle soluzioni
saline (Equilibri di idrolisi). Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità, Effetto dello ione comune,
Precipitazione e concentrazioni residue, Solubilità in funzione del pH. Esperienze di laboratorio:
Sintesi e reattività di composti inorganici, introduzione all’analisi volumetrica, reazioni di
precipitazione/separazione e identificazione (analisi qualitativa) di cationi.
Testi di riferimento :
P. Michelin Lausarot, G.A.Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin
Dispense/documenti scaricabili dalla pagina web del docente
MATEMATICA I - 8 cfu-I sem
M. Garavello
Tel. 02/6448.5736
Programma:
· Insiemi numerici e funzioni: numeri razionali, reali e complessi;
funzioni polinomiali e razionali; funzioni trigonometriche, esponenziali
e logaritmiche.
·
Successioni: definizioni; nozione di sottosuccessione; limiti per successioni.
·
Serie numeriche: definizioni; convergenza di una serie; criteri di convergenza.
· Limiti di funzioni: definizione di limite; limite destro e limite sinistro;
limiti all'infinito e limiti infiniti; unicità del limite; tecniche di calcolo
di limiti.
· Derivate: problema della velocità e della tangente; regole di derivazione
della somma, del prodotto e del quoziente; regola di derivazione delle
funzioni composte; derivata della funzione inversa; formula di Taylor.
· Integrali e primitive: definizione di primitiva e tecniche di calcolo di
primitive; integrale secondo Riemann; teorema fondamentale del calcolo
integrale; applicazioni al calcolo di aree e di volumi.
Testi consigliati:
M. Conti, D.L. Ferrario, S. Terracini, G. Verzini: Analisi matematica, Vol I, dal calcolo all’analisi,
Apogeo, 2006.
Modalità d’esame: prova orale e prova scritta
FISICA I CON LABORATORIO – 14 cfu annuale
Il corso e' diviso in due moduli di 8 e 6 cfu, con un unico esame finale. Il primo modulo
consiste di lezioni frontali con esercitazioni e ha durata annuale; il secondo modulo prevede
una parte teorica e una parte sperimentale dove gli studenti, suddivisi in gruppi di tre persone
cadauno, svolgono esperienze in laboratorio.
La frequenza e' obbligatoria per il II modulo che si terrà interamente nel II semestre.
Modalità d’esame:
Prova scritta inerente al modulo di Fisica I, prova orale su entrambi i moduli.
La preparazione alla prova scritta verrà fatta attraverso esercitazioni svolte durante il corso.
La prova orale include la valutazione di una relazione sulle esperienze svolte in laboratorio.
Fisica I - 8 cfu
A. Vedda
Tel. 02/6448.5162
Programma:
INTRODUZIONE
Unità di misura - Dimensioni delle grandezze fisiche - Vettori e loro algebra.
CINEMATICA
Traiettoria - Velocità istantanea - Accelerazione – I vettori spostamento e accelerazione Moto con accelerazione costante - Moto circolare – Moto armonico – Moto parabolico nel
piano.
DINAMICA
Principio d'inerzia - Forza e massa - Leggi di Newton – Reazioni vincolari - Forza peso Forza elastica - Forze di attrito - Impulso e media temporale di una forza.
LAVORO ED ENERGIA
Lavoro di una forza ed energia cinetica - Energia potenziale - Forze conservative e non
conservative - Potenza – Conservazione dell’energia meccanica.
MOTI RELATIVI
Velocità e accelerazioni relative – Sistemi di riferimento inerziali – Relatività galileiana –
Sistemi di riferimento non inerziali – Forza centrifuga e forza di Coriolis.
SISTEMI DI PARTICELLE
Forze interne ed esterne – Centro di massa - Conservazione della quantità di moto e del
momento angolare - Energia di un sistema di particelle e moto del centro di massa - Urti in
una e due dimensioni - Sistemi con massa variabile.
DINAMICA DEL CORPO RIGIDO
Rotazioni rigide intorno ad un asse - Momento
di puro rotolamento – Equilibrio statico.
OSCILLAZIONI
Energia dell’oscillatore armonico – Somma
smorzato.
GRAVITAZIONE
Forze centrali - Leggi di Keplero – Forza
gravitazionale - Campo gravitazionale.
MECCANICA DEI FLUIDI
Generalità sui fluidi - Pressione - Principio di
Equazione di Bernoulli.
d'inerzia - Teorema degli assi paralleli – Moto
di moti armonici - L'oscillatore forzato e
gravitazionale – Massa inerziale e massa
Archimede – Regime stazionario - Portata -
MOTO ONDULATORIO
Onde trasversali e longitudinali - Onde sinusoidali - Velocità delle onde – Rappresentazione
matematica di un’onda viaggiante - Equazione delle onde – Principio di sovrapposizione - Onde
stazionarie.
Testo adottato:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica vol. 1 - Meccanica e Termodinamica"
EdiSES
LABORATORIO DI FISICA – 6 cfu
M. Martini
Tel. 02/6448.5166
Programma delle lezioni frontali:
DESCRIZIONE PRELIMINARE DELL'ANALISI DELLE INCERTEZZE
Errori come incertezze; inevitabilità degli errori; importanza di conoscere gli errori; la stima
degli errori nel lettura di scale; la stima degli errori nelle misure ripetibili.
Come rappresentare ed utilizzare gli errori. Stima migliore +/- errore; cifre significative;
confronto di valori misurati ed accettati; confronto di due misure; verifica della
proporzionalità con un grafico; errori relativi; moltiplicazione di due valori numerici di
misure.
PROPAGAZIONE DEGLI ERRORI
Incertezze nelle misure dirette; somme e differenze, prodotti e quozienti; errori indipendenti
in una somma; funzioni arbitrarie di una variabile; formula generale per la propagazione
degli errori. Analisi statistica degli errori casuali. Errori casuali e sistematici; la media e la
deviazione standard; la deviazione standard come incertezza in una singola misura; la
deviazione standard della media; errori sistematici.
LA DISTRIBUZIONE NORMALE
Istogrammi e distribuzioni; distribuzioni limite; la distribuzione normale; la deviazione
standard come il limite di confidenza del 68%; giustificazione della media come miglior
stima; deviazione standard della media.
RIGETTO DEI DATI E MEDIE PESATE
Il problema del rigetto dei dati; criterio di Chauvenet. Medie pesate: il problema di
combinare misure separate; la media pesata.
Metodo dei minimi quadrati. Dati che dovrebbero adattarsi ad una linea retta; adattamento
ad altre curve col metodo dei minimi quadrati.
LA DISTRIBUZIONE BINOMIALE E LA DISTRIBUZIONE DI POISSON
Definizione della distribuzione binomiale; proprietà della distribuzione binomiale.
La distribuzione di Poisson. Definizione e proprietà della distribuzione di Poisson.
Il test chi quadro per una distribuzione
Testi adottati:
J.R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, ed. Zanichelli (1998)
Programma delle esperienze di laboratorio:
Calori specifici di solidi.
Studio di moti oscillatori.
Studio di moti rettilinei.
Urti, conservazione del momento.
Conservazione dell’energia.
Elasticità
Momenti di inerzia
Analisi di distribuzioni normali
Statistiche di decadimenti radioattivi.
Determinazione della focale di una lente
Testo consigliato:
E. Acerbi, Esperimentazioni di Fisica, ed. Città Studi.
LINGUA STRANIERA I – 3 cfu
Per la verifica della conoscenza della lingua straniera, è previsto un esame comune a tutti i
corsi di laurea della Facoltà di Scienze MM. FF. NN. I 3 cfu possono essere acquisiti anche a
seguito della presentazione da parte dello studente di un Diploma emesso da ente riconosciuto
e corrispondente al livello B1 (scala Common European Framework of Reference for Languages
elaborata dal Consiglio d'Europa, elenco consultabile al sito www.didattica.unimib.it).
CHIMICA ORGANICA - 6 cfu-II sem
A. Abbotto
Tel. 02/6448.5227 e-mail: [email protected]
Obiettivi
L’insegnamento della Chimica Organica viene organizzato nei primi due anni del corso di
laurea tra questo insegnamento, al I anno, e l’insegnamento di Laboratorio di Chimica
Organica, al II anno. L’obiettivo complessivo dei due insegnamenti è quello di fornire allo
studente le basi teoriche e pratiche della Chimica Organica necessarie ad affrontare il
successivo studio di materiali a base completamente o parzialmente organica.
Programma
La struttura elettronica ed il legame covalente. Acidi e basi. Introduzione ai composti
organici. Alcheni. Reazioni degli alcheni e degli alchini. Elettroni delocalizzati e loro effetti
sulla stabilità, reattività e pKa. Aromaticità - Reazioni del benzene e dei benzeni sostituiti.
Isomeri e stereochimica. Reazioni di alcani (cenni). Reazioni di sostituzione ed eliminazione
degli alogenuri alchilici.
Testo adottato:
P. Y. Bruice, Elementi di Chimica Organica, Edises
Modalità d'esame:
Prova orale. Durante lo svolgimento del corso sono previsti dei test intermedi di verifica
scritta dell’apprendimento.
MATEMATICA II - 8 cfu-II sem
P. Lorenzoni
Tel. 02/6448.5746
e-mail:
[email protected]
Obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente un secondo corso di Matematica di base
(Algebra Lineare, Geometria e Analisi II)
I prerequisiti richiesti sono i contenuti dell’insegnamento di Matematica I.
Programma:
Vettori e geometria dello spazio Euclideo. Sistemi lineari: regola di Cramer e metodo di
Gauss. Matrici e loro diagonalizzazione (cenni). Forme quadratiche in due e tre variabili.
Geometria delle curve nello spazio. Funzioni di più variabili. Derivate parziali e direzionali.
Gradiente. Punti stazionari e loro classificazione. Funzioni implicite. Moltiplicatori di
Lagrange. Campi vettoriali e integrali di linea. Campi conservativi e forme esatte. Equazioni
differenziali del primo ordine. Equazioni differenziali lineari del secondo ordine e di ordine
superiore. Metodo di variazioni delle costanti. Sistemi di due equazioni lineari a coefficienti
costanti (cenni). Alcuni aspetti qualitativi della teoria delle equazioni differenziali ordinarie.
Testi consigliati:
1. Appunti forniti dal docente.
2. James Stewart: Calcolo vol II - Funzioni di più variabili, (Apogeo, Milano).
Modalita' d'esame:
L'esame consiste in una prova scritta ed una orale.
LINGUA STRANIERA II – 3 cfu
I 3 cfu vengono acquisiti a seguito del superamento di una prova di verifica della comprensione
orale della lingua straniera. Modalità di svolgimento della prova di Comprensione Orale della
lingua Inglese e Francese sono reperibili alla pagina www.didattica.unimib.it.
ESITI OCCUPAZIONALI E COMPETENZE RICHIESTE – 1 cfu
L’acquisizione di questo cfu avviene a seguito della frequenza di seminari e incontri con
esponenti del mondo del lavoro, delle professioni e degli ordini su vari temi quali, ad esempio,
le competenze richieste nei diversi ambienti di lavoro, i principi di diritto del lavoro, la
comunicazione in differenti contesti organizzativi e di lavoro.
II ANNO
FISICA II – 10 cfu-annuale
M. Guzzi
Tel. 02/64485155
Programma:
1 - ELETTROSTATICA
Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Induzione elettrostatica. Legge di Coulomb. Costante
dielettrica. Principio di sovrapposizione. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico generato
da cariche puntiformi e da distribuzioni continue di carica. Linee di campo del campo
elettrostatico. Carica puntiforme in moto in un campo elettrostatico.
Lavoro della forza elettrica. Campo elettromotore e forza elettromotrice. Conservatività del
campo elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrostatico. Calcolo del
potenziale elettrostatico generato da una carica puntiforme, da un insieme di cariche
puntiformi e da distribuzioni continue di carica. Superfici equipotenziali. Moto di una carica in
un campo elettrostatico e conservazione dell’energia. Energia potenziale elettrostatica. Campo
come gradiente del potenziale. Rotore del campo elettrostatico.
Il dipolo elettrico : momento di dipolo. Campo di dipolo e potenziale di dipolo. Dipolo in un
campo elettrostatico.
Flusso di un campo vettoriale. Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss e sua
dimostrazione. Applicazioni della legge di Gauss; calcolo del campo elettrostatico. Divergenza
del campo elettrostatico.
Conduttori in equilibrio. Conduttore carico isolato. Conduttore cavo.
2 - CONDENSATORI E DIELETTRICI
Capacità di un conduttore isolato. Il condensatore. Capacità di un condensatore. Calcolo della
capacità di un condensatore. Condensatori in serie e condensatori in parallelo. Energia e
densità di energia del campo elettrico. Dielettrici. Polarizzazione dei dielettrici. Costante
dielettrica relativa e suscettività dielettrica. Condensatore con dielettrico e sua capacità.
Equazioni dell’elettrostatica in presenza di dielettrici.
3 - CORRENTE E RESISTENZA
Trasporto di carica in conduttori. Corrente elettrica stazionaria : intensità di corrente e densità
di corrente. Modello classico della conduzione elettrica : mobilità, conducibilità e resistività.
Legge di Ohm. Resistenza. Resistori in serie e in parallelo. Energia dissipata in una resistenza:
effetto Joule. Carica e scarica di in un conduttore: circuiti RC. Corrente di spostamento.
4 - CAMPO MAGNETICO
Interazione magnetica e campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto e su un
conduttore percorso da corrente; seconda legge di Laplace. Momenti meccanici su circuiti
piani: spira percorsa da corrente in un campo magnetico. Dipolo magnetico e momento di
dipolo magnetico.
Particella carica in moto in un campo magnetico uniforme; selettore di velocità; misura del
rapporto q/m; spettrometro di massa. Effetto Hall.
Campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente: filo rettilineo infinito e
spira circolare. Prima legge di Laplace. Linee di campo del campo magnetico. Forza tra
conduttori percorsi da corrente.
Legge di Ampère e sue applicazioni. Forma locale della legge di Ampère. Campo magnetico
generato da un filo rettilineo indefinito, da un solenoide ideale e da un solenoide toroidale.
Proprietà magnetiche della materia. Permeabilità magnetica e suscettività magnetica. Materiali
diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici. Vettore magnetizzazione. Legge di Gauss per il
campo magnetico. Equazioni per i campi magnetici statici in presenza di mezzi magnetizzati.
Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Campo elettrico indotto. Forza elettromotrice
indotta. Applicazioni della legge di Faraday.
5 – INDUTTANZA
Induttanza. Induttanza di un solenoide e di un toroide. Energia e densità di energia del campo
magnetico.
6 - EQUAZIONI DI MAXWELL
Legge di Ampère-Maxwell. Campo magnetico indotto. Equazioni di Maxwell in forma integrale e
in forma differenziale. Equazione di continuità della corrente.
7 - ONDE ELETTROMAGNETICHE
Onde piane e onde piane armoniche. Onde elettromagnetiche piane e sferiche. Equazione delle
onde. Deduzione dell’equazione delle onde dalle equazioni di Maxwell. Velocità della luce.
Energia di un’onda elettromagnetica piana. Vettore di Poynting. Spettro delle onde
elettromagnetiche. Rappresentazione esponenziale di un’onda piana. Analisi di Fourier.
Pacchetti d’onda.
8 - POLARIZZAZIONE
Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Polarizzazione della luce per riflessione. Angolo di
Brewster. Sfasamento per riflessione. Polarizzazione della luce per assorbimento selettivo.
Legge di Malus. Materiali ottici anisotropi : lamine di ritardo.
9– RIFLESSIONE E RIFRAZIONE DELLA LUCE
Ottica geometrica e ottica ondulatoria. Principio di Huygens-Fresnel. Onde e raggi. Leggi della
riflessione e della rifrazione. Indice di rifrazione e velocità della luce. Riflessione totale e angolo
limite. Dispersione.
Definizioni e convenzioni; immagini e oggetti reali e virtuali. Specchi piani e specchi sferici.
Equazione dello specchio; fuoco; ingrandimento trasversale. Diottri sferici e diottri piani.
Equazione del diottro; fuoco anteriore e fuoco posteriore; ingrandimento trasversale. Lenti
sottili. Equazioni delle lenti sottili; equazione del costruttore di lenti; fuochi; ingrandimento
trasversale. Sistemi ottici.
10 - INTERFERENZA
Coerenza della luce e sorgenti coerenti. Interferenza e sorgenti coerenti. Interferenza da
doppia fenditura; massimi e minimi di interferenza; intensità della figura di interferenza.
Interferenza da lamine sottili. Cuneo sottile e anelli di Newton. Interferometro di Michelson.
11 - DIFFRAZIONE
Diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Diffrazione di Fraunhofer prodotta da fenditura singola:
massimi e minimi di diffrazione e intensità della figura di diffrazione. Diffrazione prodotta da un
foro circolare. Limite di risoluzione delle lenti e degli strumenti ottici.
Testi Adottati
P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci – Elementi di Fisica Vol. 2 – Elettromagnetismo e Onde –
Edises
Modalità di esame: Prova scritta e prova orale.
MATEMATICA III – 8 cfu-I sem
V. Felli
Tel. 02/64485741
Programma:
1. Integrali doppi. Funzioni integrabili secondo Riemann in rettangoli del piano, formule di
riduzione per integrali doppi su rettangoli, funzioni integrabili secondo Riemann in domini
generici, formule di riduzione per integrali doppi su regioni semplici, additività rispetto al
dominio, formula di cambiamento di variabile negli integrali doppi, integrali doppi in
coordinate polari.
2. Integrali di superficie. Superfici in R3, parametrizzazione di una superficie, superfici
regolari, versore normale ad una superficie, superfici regolari a pezzi, orientabilità di una
superficie, integrale di superficie, flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie.
3. Integrali tripli. Funzioni integrabili secondo Riemann in parallelepipedi dello spazio,
formule di riduzione per integrali tripli su parallelepipedi, formule di riduzione per
integrali su regioni semplici (integrazione per fili e per strati), formula di cambiamento di
variabile negli integrali tripli, integrali tripli in coordinate cilindriche, integrali tripli in
coordinate sferiche.
4. Calcolo vettoriale. Teorema di Green, domini semplicemente connessi nel piano,
esattezza di forme differenziali chiuse in domini piani semplicemente connessi; Teorema
del rotore o di Stokes, domini semplicemente connessi nello spazio, esattezza di forme
differenziali chiuse in domini tridimensionali semplicemente connessi; Teorema della
divergenza o di Gauss.
5. Algebra lineare. Spazi vettoriali reali e complessi, dipendenza e indipendenza lineare,
sistemi di generatori e basi di uno spazio vettoriale, dimensione di uno spazio vettoriale,
Teorema del completamento della base, sottospazi vettoriali, applicazioni lineari, nucleo
e immagine di un'applicazione lineare, Teorema nullità + rango, matrice associata ad
un'applicazione lineare tra spazi vettoriali di dimensione finita, cambiamento di base,
applicazioni lineari invertibili, determinante, formula di Laplace, formula di Binet, calcolo
della matrice inversa, autovalori ed autovettori, endomorfismi diagonalizzabili, prodotti
scalari, prodotti hermitiani, disuguaglianza di Cauchy-Schwarz, norma, ortogonalità, basi
ortogonali e ortonormali, esistenza di basi ortogonali e processo di ortogonalizzazione di
Gram-Schmidt, trasposto di un endomorfismo, endomorfismi simmetrici, aggiunto di un
endomorfismo, endomorfismi hermitiani (o auto-aggiunti), aggiunta di una matrice,
matrice auto-aggiunta (o hermitiana), autovalori e autovettori di endomorfismi
hermitiani, Teorema Spettrale per endomorfismi hermitiani, diagonalizzazione
simultanea di endomorfismi hermitiani commutanti.
Testi consigliati:
M. Abate, Algebra lineare, McGraw-Hill.
V. Barutello, M. Conti, D. Ferrario, S. Terracini, G. Verzini, Analisi Matematica Vol. 2.,
Apogeo.
L'esame consiste in una prova scritta e in una prova orale riservata a chi abbia superato la
prova scrtta.
CHIMICA FISICA – 8 cfu –I sem
D. Narducci
Tel. 02/64485137
L’insegnamento introduce i fondamenti della termodinamica classica e ne sviluppa
l’applicazione all’analisi del comportamento di sistemi solidi, liquidi e gassosi eventualmente
reattivi in seguito a variazioni di temperatura, volume e pressione. L’insegnamento prevede
esercitazioni numeriche al fine di abituare lo studente ad applicare i concetti termodinamici alla
risoluzione di problemi di rilievo nella scienza dei materiali.
Programma:
RICHIAMI DI MATEMATICA
Differenziale esatto, derivate parziali, forme differenziali. Notazione.
PRINCIPIO ZERESIMO, PRIMO E SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Sistemi e variabili termodinamiche. La temperatura e il principio zeresimo. Il lavoro. Energia
interna e primo principio. Concetto di funzione di stato. Processi adiabaticamente possibili,
naturali e reversibili. Entropia e secondo principio. Prima formulazione di un criterio di
equilibrio.
FUNZIONI DI STATO AUSILIARIE
Entalpia, energie libere di Helmholtz e di Gibbs. Proprietà e utilità delle funzioni di stato
ausiliarie. Equazioni fondamentali per un sistema chiuso. Il potenziale chimico. Criterio di
equilibrio. Grandezze termodinamiche ausiliarie. Determinazione delle variazioni delle
funzioni termodinamiche al variare della pressione e della temperatura. Grandezze molari e
grandezze molari parziali.
TERMODINAMICA DEI GAS ED EQUILIBRI DI REAZIONE IN FASE GASSOSA
Gas perfetto: forma del potenziale chimico ed equazione di stato. Gas reali: concetto di
fugacità. Esempi numerici di determinazione delle variazioni delle funzioni termodinamiche
al variare di pressione, volume e temperatura. Miscele perfette di gas. Costante di equilibrio
per reazioni in fase gassosa e sua dipendenza da temperatura e pressione. Grado di
avanzamento di una reazione chimica.
STATI DI AGGREGAZIONE E FASI
La regola delle fasi per componenti che non reagiscono o che reagiscono. Equazione di
Clausius-Clapeyron. Calore latente. Diagrammi di stato ed equilibri di fase per sistemi ad un
solo componente. Polimorfismo. Transizioni di fase.
PROPRIETÀ DELLE SOLUZIONI
L’equazione di Gibbs-Duhem. Relazioni pressione−temperatura e tensione di vapore
parziale−composizione. Diagrammi di fase semplici per sistemi a due componenti.
Definizione di soluzione ideale. Le leggi di Raoult e di Henry. Proprietà di mescolamento
delle soluzioni ideali. Variazioni del punto di congelamento e di ebollizione. Solubilità ideale.
Cenni alle soluzioni non ideali.
Testo di riferimento:
K. Denbigh, I principi dell’equilibrio chimico, Casa Editrice Ambrosiana.
Modalità di esame: Prova scritta e prova orale.
LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA – 6 cfu-I sem
A. Papagni
Tel. 0264485234
Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base per una corretta conduzione di
un esperimento di chimica organica (inclusive delle elementari norme di sicurezza relative alla
manipolazione di sostanze organiche); fornire una adeguata conoscenza
delle
tecniche
fondamentali di purificazione e di caratterizzazione fisica e spettroscopica
(IR,
UV, NMR)
dei composti organici. Il Corso conterrà anche la seconda parte del corso di chimica organica
successiva alla prima parte svolta nel I anno.
Programma:
Il corso si articola in tre parti distinte.
La prima parte è il complemento della chimica organica di base iniziata al I anno. In questo
corso le lezioni verteranno soprattutto sulla chimica dei composti carbonilici e carbossilici.
Nella seconda parte saranno discusse le principali tecniche di analisi e purificazione
(cristallizzazione, distillazione, cromatografia, estrazione selettiva con solventi) di sostanze
organiche.
Nella terza parte si condurranno esperienze specifiche atta inizialmente ad addestrare lo
studente con le tecniche esposte nella prima parte in laboratorio (estrazione selettiva di
composti acidi o basici da loro miscele con composti neutri, tecniche di analisi
cromatografiche: analisi per strato sottile); reazioni condotte in laboratorio e connesse con i
contenuti del corso teorico di chimica organica (preparazione di sali di diazonio e reazioni di
copulazione; reazioni di ossidoriduzione organiche e loro bilancio; sintesi e caratterizzazione
di materiali fotocromatici organici a base eteroaromatica).
Testi adottati:
P. Y. Bruice, Elementi di Chimica Organica, Edises
Dispense del docente.
Altri testi consigliati:
D. L. Pavia, G . M. Lampman e G. S. Kriz, Il Laboratorio di Chimica Organica, Edizioni Sorbona
- Milano.
CHIMICA MACROMOLECOLARE CON LABORATORIO - 8 cfu-annuale
P. Sozzani
Tel. 02/64485124
Il corso è costituito da due parti, con un unico esame finale. La prima parte consiste di lezioni
frontali, la seconda è di laboratorio. La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed
è fortemente consigliata per tutte le altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Valutazione di una relazione riguardante l’esperienze svolte a scelta dallo studente, da
consegnarsi almeno 15 giorni prima dell’appello d’esame;
Prova orale su tutte le esperienze e la corrispondente teoria.
Obiettivi dell’insegnamento:
Il corso fornirà le conoscenze di base sulla struttura e sulla sintesi di molecole polimeriche
ad alta massa molecolare.
Programma:
STRUTTURA DELLE MACROMOLECOLE
Costituzione, stereochimica e topologia delle macromolecole. Analisi statistica e
distribuzione delle unità monomeriche e delle masse molecolari.
PREPARAZIONE DELLE PRINCIPALI CLASSI DI POLIMERI
Polimerizzazioni a stadi
Grado di polimerizzazione in funzione della stechiometria e del grado di avanzamento della
reazione. Distribuzione delle masse molecolari secondo la teoria di Flory. Polimeri lineari,
ramificati e reticolati.
Polimerizzazioni a catena
Polimerizzazione radicalica: Inizio propagazione, trasferimento e termine. Grado di
polimerizzazione e relazione di Mayo Lewis. Equazione di copolimerizzazione.
Polimerizzazione anionica: Polimerizzazione ‘vivente’ e polimeri a distribuzione ristretta delle
masse molecolari.
Polimerizzazione per coordinazione: Meccanismo della polimerizzazione Ziegler-Natta
eterogenea e catalizzatori di generazioni successive. Polimerizzazione omogenea promossa
da metalloceni.
Testi adottati:
Fondamenti di Scienza dei Polimeri, AIM, Pacini Editore, Pisa.
Textbook of Polymer Science (III edition) F.W.Billmeyer, Wiley.
Obiettivi del laboratorio:
La parte di laboratorio permetterà di acquisire le tecniche principali per la preparazione dei
polimeri, la caratterizzazione delle masse molecolari e le proprietà termomeccaniche.
Programma del laboratorio:
Il corso riguarda la preparazione, la caratterizzazione delle masse molecolari, lo studio
delle transizioni termiche e termomeccaniche di materiali polimerici rappresentativi.
Saranno affrontati i principali aspetti sperimentali inerenti la purificazione dei monomeri
e l’esecuzione delle polimerizzazioni in ambiente inerte.
Saranno preparati materiali polimerici con i seguenti processi:
Polimerizzazione a stadi: preparazione del Nylon con metodo interfacciale ed, in
particolare, di Nylon-6,6 e del Nylon-10,6
Esempi di polimerizzazione a catena con processo radicalico per l’ottenimento di polimeri,
quali polistirene o polimetilmetacrilato con massa molecolare controllata dal
trasferitore
Ottenimento di polistirene con distribuzione ristretta di masse molecolari per
polimerizzazione anionica.
I materiali così ottenuti verranno caratterizzati con tecniche viscosimetriche per la
determinazione della massa molecolare mediante la relazione di Mark Houwink. La
distribuzione delle masse molecolari sarà evidenziata mediante cromatografia ad esclusione
sterica.
Saranno poi determinate sui materiali ottenuti le proprietà termiche e le principali
transizioni, come la transizione vetrosa e la fusione, in funzione delle masse molecolari e
della storia termica.
Inoltre, i materiali saranno caratterizzati secondo le loro proprietà dinamico-meccaniche
per stabilire il modulo, i fenomeni dissipativi e il regime plastico.
Testi adottati:
Fondamenti di Scienza dei Polimeri, AIM, Pacini Editore, Pisa
E.M. Mc Caffery, Laboratory Preparation for Macromolecular Chemistry, Mc Graw-Hill.
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI - 8 cfu-II sem
R. Ruffo- S. Binetti
Tel.
02/64485153
e-mail:
[email protected]
Tel.
02/64485177
e-mail:
[email protected]
Programma:
STRUTTURA CRISTALLINA DEI SOLIDI IDEALI E METODI SPERIMENTALI DI DIFFRAZIONE.
Solidi cristallini: struttura atomica e simmetria traslazionale. Cella elementare. Reticolo diretto
e reticolo reciproco e loro proprietà geometriche. Operazioni ed elementi di simmetria. Gruppi
di simmetria puntuali. Simmetria di molecole e solidi. Reticoli di Bravais. Gruppi di simmetria
spaziali. Diffrazione di raggi X, elettroni e neutroni da parte dei cristalli. Legge di Von Laue e
legge di Bragg. Sfera di Ewald. Fattore di diffusione atomico e fattore di struttura. Densità
elettronica. Effetto del moto termico degli atomi. Simmetria strutturale ed estinzioni
sistematiche. Metodi sperimentali di diffrazione. Tecniche per monocristallo e per campioni
policristallini (metodo delle polveri). Diffrattometro di Bragg-Brentano. Affinamento strutturale
con il metodo dei minimi quadrati. Metodo di Rietveld. Cenni sul metodo di Patterson per la
risoluzione della struttura. Tipi strutturali più importanti derivati dall'esagonale compatto e dal
cubico compatto.
DIFETTI PUNTUALI ED ESTESI NEI SOLIDI.
Natura dei difetti di punto (vacanze, interstiziali, coppie di Frenkel e coppie di Schottky) e
termodinamica del loro processo di formazione. Mobilità ionica e conducibilità ionica nei solidi.
Difetti estesi: difetti di sequenza, dislocazioni, bordi di grano. Proprietà principali delle
dislocazioni.
COMPLEMENTI SUI DIAGRAMMI DI FASE.
Richiami sui principi dell’equilibrio termodinamico e sulla regola delle fasi. Classificazione dei
diagrammi di fase. Diagrammi di fase binari di complessità varia. Composti intermedi. Eutettici
ed eutettoidi. Fusione con decomposizione peritettica. Cenni sui diagrammi ternari.
Testi di riferimento:
Dispense del docente.
Modalità d'esame:
prova orale.
LABORATORIO DI FISICA II - 6 cfu-II sem
S. Brovelli
Tel. 02/64485027
Obiettivi dell’insegnamento.
Il corso si propone di far acquisire un’adeguata sensibilità agli aspetti sperimentali legati alla
misura delle principali grandezze coinvolte nei fenomeni elettromagnetici. Particolare
attenzione viene posta nello stimolare la capacità di elaborazione autonoma della
configurazione sperimentale e della analisi ed illustrazione dei risultati.
Prerequisiti:
Padronanza delle tecniche di base dell’analisi degli errori, e dei fondamenti teorici
dell’elettromagnetismo.
Programma:
Il corso consta di una parte di lezioni frontali seguite da una serie di esperienze di
laboratorio. Nelle lezioni frontali sono illustrate le proprietà dei principali elementi circuitali,
il funzionamento di semplici circuiti elettici operanti sia in corrente continua che alternata, e
le caratteristiche e le modalità di impiego della strumentazione di base impiegata in
laboratorio. Le esperienze di laboratorio riguardano in particolare:
1. Resistenza e resistività: misure di resistività di conduttori metallici e dipendenza termica
della resistenza.
2. Capacità e costante dielettrica: processo di carica e scarica di un condensatore in un
circuito RC, condensatori in serie e parallelo, misura della costante dielettrica del vuoto.
3. Impedenza: misura dell’impedenza di elementi circuitali elementari in funzione della
frequenza di alimentazione di un circuito in corrente alternata.
4. Circuiti elettrici oscillanti: transiente e risposta di un circuito RLC.
5. Induzione elettromagnetica: misura di campi magnetici con metodi induttivi e
caratterizzazione di trasformatori
6. Trasporto ionico e fasci di elettroni: cella elettrolitica e misura della carica dell’elettrone;
caratterizzazione di una valvola termoionica.
7. Propagazione di onde: interferometria con radiazione elettromagnetica.
Testi consigliati:
J. R. Taylor, Introduzione all’analisi degli errori.
D. Halliday, R. Resnick, K. S. Krane, Fisica 2 (alternativamente è possible utilizzare il libro
consigliato per il corso di Fisica 2).
Dispense del docente
Modalità dell’esame:
Valutazione delle relazioni di laboratorio ed esame orale.
STRUTTURA DELLA MATERIA I - 6 cfu-II sem
A. Sassella
Tel. 02/64485160
Programma
Crisi della fisica classica. Radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico ed effetto Compton: aspetti
sperimentali, discussione e interpretazione quantistica. Produzione e annichilazione di coppie di particelle.
Modelli atomici di inizio ‘900: risultati sperimentali e problemi. Modelli di Thomson e di Rutherford, spettri a
righe. Atomo di Bohr e conseguenze del modello. Esperimento di Franck-Hertz. Regole di Sommerfeld e il
quanto d’azione; conseguenze.
Onde di materia.
Natura ondulatoria della materia e ipotesi di De Broglie; esperimenti di diffrazione di particelle;
interpretazione probabilistica di Born. Principio d’indeterminazione di Heisenberg e conseguenze.
L’equazione di Schrödinger. Derivazione dell’equazione e sua interpretazione. Particella libera e particella
soggetta a una forza nel caso 1D. Densità di corrente di probabilità. Valori di aspettazione e misura; regole
di rappresentazione. Equazione agli stati stazionari. Autovettori e autofunzioni. Stati stazionari e non
stazionari; distribuzione di probabilità e di carica.
Problemi monodimensionali. Buca di potenziale infinita, stati stazionari e soluzione generale. Buca di
potenziale finita; stati legati e del continuo. Gradino e barriera di potenziale; effetto tunnel; riflessione e
trasmissione. Oscillatore armonico. Transizioni radiative e probabilità di transizione. Transizioni di dipolo
elettrico e regole di selezione; il caso dell’oscillatore armonico. Coefficienti di Einstein per emissione e
assorbimento.
Problemi tridimensionali. Buca di potenziale in tre dimensioni; stati degeneri. Particella in campo centrale.
Equazione di Schrödinger in coordinate sferiche, separazione delle variabili. Soluzione dell’equazione;
armoniche sferiche; numeri quantici orbitale e magnetico. Quantizzazione del momento angolare di una
particella in campo centrale.
Atomo di idrogeno. Elettrone nel potenziale coulombiano del protone. Soluzione per la funzione d’onda
radiale: quantizzazione degli stati legati e dell’energia; confronto con l’atomo di Bohr. Stato fondamentale e
primo stato eccitato. Transizioni di dipolo elettrico e regole di selezione.
Richiami e complementi
Onde armoniche, onde piane, onde stazionarie, battimenti; velocità di fase e velocità di gruppo. Notazione
complessa; gruppo e pacchetto d’onda. Pacchetto gaussiano e trasformata di Fourier.
Elementi di meccanica analitica: definizione e significato di funzione lagrangiana e hamiltoniana; equazioni di
Lagrange e di Hamilton. Formalismo hamiltoniano e spazio delle fasi. Esempi: oscillatore armonico 1D,
particella in campo centrale.
Testi consigliati:
F. Ciccacci, Fondamenti di fisica atomica e quantistica, EdiSES (2012).
R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, and Particles, Wiley (1985).
J.J. Brehm and W.J. Mullin, Introduction to the Structure of Matter, Wiley (1989).
W. Demtröder, Atoms, Molecules, and Photons, Springer (2010)
Modalità d'esame: prova orale
III ANNO
CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI - 8 cfu – I sem
G. Pacchioni
Tel. 02/64485219
Introdurre lo studente alla sintesi e alle proprietà chimico-fisiche dei materiali ceramici
(ossidi, solfuri, carburi, ecc.), alla teoria del campo cristallino e alla struttura elettronica
degli ossidi dei metalli di transizione.
Prerequisiti:
Conoscenze di base della chimica generale inorganica; strutture cristalline
Programma:
Il corso descrive la classe dei materiali ceramici (ossidi, solfuri, carburi, ecc.). Vengono
richiamate nozioni di struttura cristallina e fornite informazioni sulla sintesi dei materiali
ceramici in forma di cristalli singoli, policristalli, strutture amorfe, film sottili, fibre, materiali
microporosi. Vengono descritte tecniche di sintesi diretta allo stato solido, sintesi in
soluzione (sol-gel, precipitazione, sintesi idrotermale), sintesi da precursori gassosi
(deposizione da vapore chimico, ecc. ).
La seconda parte è dedicata agli ossidi dei metalli di transizione. Dopo una analisi del
legame ionico, il corso introduce la teoria del campo cristallino. Vengono poi descritte le
teorie avanzate del legame negli ossidi dei metalli di transizione (modello di Mott-Hubbard,
isolanti magnetici, ossidi metallici, ecc.) La natura del gap negli ossidi dei metalli di
transizione viene analizzata con l’utilizzo di dati spettroscopici. Vengono descritte situazioni
di difettività e non-stechiometria negli ossidi.
La terza parte è dedicata alle proprietà dei materiali ceramici: proprietà termiche e
meccaniche, comportamento elettrico, proprietà magnetiche e ottiche. Vengono infine
descritte alcune importanti classi di materiali inorganici: materiali a bassa dimensionalità
(fenomeni di intercalazione), zeoliti e materiali porosi, ossidi e solfuri per applicazioni
catalitiche, vetri, cementi, ceramici biocompatibili.
Libro di testo: G. Pacchioni “Lezioni di chimica dello stato solido”, fornite dal docente; P. A.
Cox “Transition metal oxides”, Oxford.
Modalità d’esame: prova orale
FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO – 14 cfu-I sem
Il corso e' diviso in due moduli, con un unico esame finale. Il primo modulo di 8 cfu è collocato
consiste di lezioni frontali; il secondo modulo di 6 cfu consiste di attività di laboratorio. La
frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per tutte le
altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Modalità di esame:
Prova orale relativa agli argomenti complessivamente trattati ed alle esperienze eseguite in
laboratorio, con valutazione dei risultati delle esperienze.
Fisica dei Materiali - 8 cfu
S. Sanguinetti
Tel. 02/64485156
Fornire allo studente le basi per la comprensione delle proprietà fisiche dei materiali e la
loro misura.
Prerequisiti:
Buone conoscenze di Fisica Generale e tecniche di calcolo integrale e differenziale.
Conoscenze di base di Fisica Quantistica.
Programma:
Legami nei solidi: solidi monoatomici; solidi poliatomici; energie di coesione; dalle proprietà
atomiche alle proprietà dei solidi. Ordine e disordine nei solidi: solidi ordinati; disordinati e
amorfi; difetti nei solidi, cluster, materiali nano-strutturati. Proprietà meccaniche dei solidi:
sforzi, deformazioni e costanti elastiche; proprietà elastiche dei materiali; proprietà
anelastiche dei materiali; proprietà plastiche; frattura. Vibrazioni meccaniche nei materiali:
onde elastiche nei solidi; dinamica reticolare. Fononi e proprietà termiche dei materiali.
Elettroni nei solidi: proprietà elettriche e termiche; elementi di teoria quantistica dei solidi.
Proprietà magnetiche dei materiali. Materiali magnetici: struttura e proprietà.
Testo di riferimento:
Joel I. Gersten & Frederick W. Smith, The Physics and Chemistry of Materials (John Wiley &
Sons, 2001)
Laboratorio di Fisica dei materiali – 6 cfu
E. Bonera
Tel. 02/64485033
Attraverso alcune esperienze guidate gli studenti vengono introdotti alla strumentazione di un
tipico laboratorio di fisica dedicato alla caratterizzazione e crescita di materiali.
Prerequisiti:
Buone conoscenze di Fisica Generale. Conoscenza dei temi trattati nei laboratori di fisica degli
anni precedenti.
Programma:
Questo modulo introduce le proprietà ottiche dei materiali e i materiali ottici. Vengono inoltre
presentati i materiali semiconduttori e i dispositivi a semiconduttore.
Il modulo intende inotre introdurre gli studenti alle tecniche (tecnologia del vuoto, criogenia,
campi magnetici, ...) e ai primi strumenti di una certa complessità (monocromatore, banco di
misure elettriche, microscopio, ...) che si incontrano in un tipico laboratorio di fisica dei
materiali.
Il laboratorio è articolato in una serie di esperienze in cui ogni gruppo deve seguire una traccia,
ma è anche libero di proporre variazioni sul tema.
Testi consigliati:
Mario Guzzi: “Principi di Fisica dei Semiconduttori” Hoepli Ed. 2004
Materiale predisposto dal docente per le singole esperienze.
STRUTTURA DELLA MATERIA II – 6 cfu- I sem
F. M. C. Montalenti
Tel. 02/64485231
Fine principale del Corso è fornire allo studente gli strumenti adatti a comprendere la
struttura elettronica di atomi e molecole biatomiche semplici, e i moti rotovibrazionali di
queste ultime.
Prerequisiti:
Si daranno per apprese le nozioni introdotte nel Corso di Struttura della Materia I
Programma:
Teoria generale
L’equazione di Schrödinger in più dimensioni, separazione delle variabili.
Meccanica classica in coordinate sferiche.
Quantizzazione del momento angolare.
L’atomo d’idrogeno, con soluzione del problema a due corpi in meccanica classica e
quantistica.
Effetto Zeeman.
Lo spin. Struttura fine dell’atomo d’idrogeno.
Particelle identiche e principio di esclusione di Pauli. Atomo di elio.
Atomi a molti elettroni. Sistema periodico. Regole di Hund.
Moti nucleari della molecola biatomica. Approssimazione di Born-Oppenheimer.
Rotazioni. Spettri rotovibrazionali.
Stati elettronici della molecola biatomica: il metodo di legame di valenza e il metodo LCAO.
Esercitazioni
Verranno illustrate la soluzione di diversi problemi al livello richiesto nella prova scritta.
Testi consigliati:
J.J. Brehm and W.J. Mullin, Introduction to the structure of matter, Wiley (NJ, 1989).
P.W.
Atkins, Chimica Fisica, Zanichelli (Bologna) . Per le proprietà delle molecole
biatomiche.
Modalità d'esame: prova scritta e orale.
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE - 6 cfu-I sem
A. Comotti
Tel. 02/64485140
Il corso comprende un inquadramento generale sulle metodologie più appropriate per l'analisi
delle differenti classi di materiali e cenni sui metodi di raccolta dei dati sperimentali, seguito
dallo svolgimento di esperienze in laboratorio mediante l’utilizzo di alcune tecniche analitiche e
di riconoscimento strutturale. L’attività di laboratorio sarà preceduta da un ciclo di lezioni per
richiamare i principi generali su cui si basa ciascuna tecnica, la descrizione di metodologie
strumentali, di raccolta e di interpretazione dei dati specifici, e lo svolgimento di analisi
qualitative e quantitative. Gli studenti svilupperanno la capacità di elaborazione anche
mediante l’uso di opportuni software. Verranno presi in considerazione alcune categorie di
materiali ed esplorate le tecniche più opportune per la caratterizzazione e l’analisi quantitativa.
In particolare, sono previste le seguenti esercitazioni:
- Diffrazione di raggi-X su sistemi policristallini. Raccolta e interpretazione dei
diffrattogrammi (per esempio quarzo), identificazione della cella cristallina, e
affinamento dei parametri reticolari con il metodo dei minimi quadrati. Quantificazione
delle fasi cristalline in sistemi a più componenti o contenenti più polimorfi.
-
-
-
-
-
-
Diffrazione di raggi-X su monocristallo. Raccolta dati, risoluzione e affinamento
strutturale, determinazione della struttura cristallina. Analisi del diffrattogramma da
cristallo singolo (reticolo reciproco) e determinazione di relazioni con la simmetria
presente nel cristallo.
NMR in soluzione. Preparazione del campione, raccolta degli spettri, trasformazione del
segnale dal dominio dei tempi al dominio delle frequenze e interpretazione degli spettri
con particolare riguardo al nucleo 1H. Durante l’esperienza in laboratorio gli studenti
apprenderanno la metodologia per acquisire gli esperimenti che permettono di
identificare la struttura molecolare.
NMR stato solido. Tecniche di ottenimento dello spettro per rotazione all’angolo magico,
cross polarization e disaccoppiamento ad alta potenza sui nuclei di carbonio-13 e silicio29. Interpretazione della molteplicità dei segnali e simmetria. I segnali acquisiti su
questi nuclei permetteranno di identificare le microfasi organiche ed inorganiche e la
loro evoluzione in un sistema reattivo prescelto.
Spettroscopia Infrarossa. Applicazioni allo studio di materiali organici e riconoscimento
dei principali gruppi funzionali. Saranno utilizzate le stesse sostanze di cui è stata
determinata precedentemente la struttura cristallina.
Analisi termogravimetrica abbinata alla spettrometria di massa. Rilascio ed
identificazione di specie volatili adsorbite su materiali, studio di processi reattivi e
riconoscimento delle specie emesse.
Spettroscopia di Risonanza di Spin Elettronico. Identificazione dei radicali che si
formano per irraggiamento come i centri di trappola nel biossido di titanio.
Modalità di verifica: relazione scritta.
Un insegnamento a scelta tra
CHIMICA DEI MATERIALI POLIMERICI - 8 cfu-II sem
R. Simonutti
Tel. 02/64485132
Obiettivi dell’insegnamento: il corso permetterà di acquisire il significato della relazione
proprietà macroscopiche – struttura microscopica dei polimeri.
Programma:
Termodinamica delle soluzioni polimeriche. Teoria di Flory-Huggings ed il parametro
c1. Conformazione delle catene in soluzione: polimeri flessibili e rigidi. Concetto di random
coil e raggio di girazione. Diffusione della luce da parte di soluzioni polimeriche e suo utilizzo
per la determinazione del peso molecolare: Zimm plot. Miscele polimeriche e diagrammi di
fase. Caratterizzazione delle miscele polimeriche. Diffusione e permeabilità. Lo stato amorfo
dei polimeri: modello di Rouse, teoria della reptazione di de Gennes. Transizione vetrosa. Lo
stato cristallino dei polimeri: lamelle, sferuliti, fibre. Polimeri semicristallini: polietilene,
polipropilene iso- e sindiotattico. Polimeri liquido cristallini. Polimeri reticolati ed elasticità
della gomma: punti di cross-link e reticolo, termodinamica del processo di stiro, lunghezza
del segmento di Kuhn. Comportamento meccanico dei polimeri. Viscoelasticità e reologia dei
polimeri: misure di creep, tempi di rilassamento, principio di sovrapposizione tempo
temperatura (TTS). Superfici polimeriche ed interfacce: adesione all’interfaccia. Copolimeri a
blocchi: transizione ordine disordine, auto-organizzazione di copolimeri a due e tre blocchi in
massa ed in soluzione.
Testi adottati:
“Polymer Chemistry” (Second Edition) P.C. Hiemenz, T.P. Lodge, CRC Press.
“Introduction to Physical Polymer Science” (Fourth Edition), L.H. Sperling, Wiley”
Modalità d’esame: prova orale
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI II – 8 cfu-II sem
A. Comotti
Tel. 02/64485140
Obiettivo dell’insegnamento:
Obiettivo dell’insegnamento è quello di preparare gli studenti dell’indirizzo applicativo al
Tirocinio presso Aziende o Enti. A tale scopo, saranno ripresi e approfonditi i concetti più
importanti concernenti le tecnologie chimiche relative alla preparazione, caratterizzazione e
modificazione dei materiali, ponendo particolare enfasi sugli aspetti salienti della loro
integrazione in ambiti produttivi. Verranno inoltre fornite agli studenti informazioni
preliminari sulla normativa di sicurezza negli ambienti di lavoro e sulle modalità di lavoro in
team multidisciplinari.
Testi di riferimento: materiale fornito dal docente
Prova d’esame: relazione scritta + prova orale
Un insegnamento a scelta tra
COMPLEMENTI DI STRUTTURA DELLA MATERIA - 8 cfu-II sem
Il corso è diviso in due modulo di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale.
Modalità d’esame: prova scritta e orale.
Complementi di struttura della materia I – 4 cfu
Gian Paolo Brivio
Tel. 02/64485220
Gli stati elettronici molecolari: metodi LCAO, Hartree-Fock; l'approssimazione adiabatica di
Born-Oppenheimer. Molecole biatomiche:
rotazioni e vibrazioni, spettri rotazionali e
vibrazionali.
Simmetria
molecolare
e
teoria
dei
gruppi.
Molecole
poliatomiche.
Libro
di
testo:
W. Demtroeder, Molecular Physics, SBN: 978-3-527-40566-4 (2005) Wiley-VCH (Germany)
Complementi di struttura della materia II – 4 cfu
Marco Bernasconi
Tel. 02/64485231
Meccanica statistica classica e quantistica: entropia e temperatura, distribuzione di
Boltzmann, potenziale chimico e distribuzione di Gibbs, gas degeneri di Fermi e di Bose,
condensazione di Bose-Einstein, proprietà termiche dei gas. Gas di fotoni. Principi di
funzionamento del laser. Paramagnetismo e proprietà dielettriche delle molecole. Teoria della
diffusione nell’approssimazione di Born.
Libro di testo:
C. Kittel e H. Kroemer, “Termodinamica Statistica”, Boringhieri, 1985 o l’equivalente
edizione Inglese (W. Freeman, 1980); S.J. Blundell and C. Blundell, “Concepts in Thermal
Physics” (Oxford University Press, 2009); D. J. Griffiths, “Introduzione alla Meccanica
Quantistica”, Casa Editrice Ambrosiana, 2005
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI I – 8 cfu-II sem
E. Sibilia
Tel. 02/64485165
Il corso, riservato agli studenti che scelgono l’indirizzo applicativo, è integrato all’attività di
tirocinio allo scopo di consentire una formazione efficace e proficua presso le aziende. Il corso
comprende quindi, oltre a lezioni frontali di carattere propedeutico generale all’attività di
laboratorio e di ricerca presso un’azienda, anche un’opera di tutoring nella fase di
indirizzamento e scelta dell’attività di tirocinio.
Programma:
1. Sicurezza e prevenzione in situazioni di rischio da impianti elettrici, sorgenti di radiazione
ionizzante, sorgenti laser, campi magnetici; 2. complementi di teoria degli errori; 3.
fondamenti sulla certificazione di processo; 4. trasferimento tecnologico della ricerca,
proprietà intellettuale, brevettazione; 5. utilizzo di banche dati, strategie di ricerca.
Prova d’esame: relazione scritta + prova orale
Testi di riferimento: materiale fornito dal docente
PROVA FINALE - 3 cfu
Obiettivo del lavoro di preparazione della prova finale è addestrare il laureando ad analizzare e
La prova finale per il conseguimento del titolo di studio prevede le seguenti alternative:
a) se lo studente intende inserirsi immediatamente nel mondo del lavoro e ha svolto la prova
finale presso laboratori di industrie o enti pubblici, la prova finale consiste nella presentazione
e discussione pubblica di una succinta relazione scritta concernente l’esperienza portata a
termine;
b) negli altri casi, la prova finale consiste nella presentazione e discussione pubblica di una
succinta relazione scritta di approfondimento personale di un argomento da lui scelto tra quelli
affrontati nel triennio.
Il voto di laurea esprime la valutazione del curriculum dello studente e della preparazione e
maturità da lui raggiunte al termine del Corso di Laurea.
Parte B
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN
SCIENZA DEI MATERIALI
Informazioni generali
INIZIO DELLLE ATTIVITÀ DIDATTICHE
Le lezioni dell’ Anno Accademico 2015/2016 hanno inizio il giorno 5 ottobre 2015 .
L'orario delle lezioni, con indicazione delle aule e dei laboratori in cui queste verranno
tenute, sarà affisso nella bacheca della Segreteria Didattica collocata nell'atrio del Dipartimento
di Scienza dei Materiali (piano terra), Via Cozzi 55, Milano e sarà reperibile all’indirizzo
http://www.mater.unimib.it.
NORME RELATIVE ALL’ACCESSO
Per accedere alla laurea magistrale occorre essere in possesso di
a) titolo adeguato: diploma di laurea di durata triennale in una delle classi delle discipline
scientifiche e tecnico-scientifiche; altro titolo di studio conseguito all’estero, riconosciuto
idoneo;
b) preparazione personale adeguata, consistente in:
• solide conoscenze di base della chimica e della fisica dei materiali e capacità di applicarle in
contesti concreti;
• conoscenza, anche operativa, della più diffusa strumentazione moderna di laboratorio e delle
tecniche di acquisizione, elaborazione ed analisi quantitativa e qualitativa di dati sperimentali;
• sufficiente conoscenza e comprensione della matematica come strumento generale di
modellizzazione e di analisi di sistemi.
Il possesso delle conoscenze e l’adeguatezza della preparazione personale vengono
verificati da un’apposita commissione, tramite un colloquio di valutazione che si terrà prima
dell’inizio delle attività didattiche. Le date e le modalità di svolgimento dei colloqui saranno
diffuse con appositi avvisi e rese pubbliche sul sito del corso di Laurea Magistrale
www.mater.unimib.it/cdl.
ESAMI DI PROFITTO:
APPELLI E ISCRIZIONE
Le date degli appelli d’esame di tutti gli insegnamenti sono pubblicate periodicamente via
web su www.unimib.it area Studenti, Segreterie online e Segreterie Studenti e presso le
postazioni self-service situate nell’atrio di tutti gli edifici dell’Ateneo. Gli studenti sono ammessi
a sostenere l’esame di un insegnamento in un appello solo se precedentemente iscritti dai
terminali delle Segreterie online per quell’appello.
Le date degli appelli d'esame sono stabilite periodicamente dai docenti e comunicate
all’Ufficio Verbalizzazione esami per il loro inserimento sulle Segreterie online con un anticipo
di almeno 30 giorni rispetto all’inizio delle sessioni. Le date fissate per gli appelli d'esame non
devono interferire con l'attività didattica di altri insegnamenti.
ATTIVITÀ DI ORIENTAMENTO PER I LAUREANDI
Al fine di rendere noti agli studenti possibili argomenti sui quali svolgere il lavoro di tesi, il
Consiglio di Coordinamento Didattico (CCD) in Scienza dei Materiali organizza una volta
all’anno un incontro tra studenti e docenti, durante il quale vengono illustrati i temi di ricerca
entro cui tali argomenti si collocano e vengono presentati i gruppi di ricerca e i laboratori
presso cui tale attività si svolge. Notizia dell’incontro viene data nella pagina del CCD
www.mater.unimib.it/cdl e comunicata con avviso posto nelle bacheche del Dipartimento di
ESAME
DI LAUREA MAGISTRALE: PROCEDURE
(DOMANDA DI AMMISSIONE, ISCRIZIONE E DOCUMENTI)
La tesi di laurea magistrale consiste in un lavoro di ricerca originale di carattere sperimentale o
teorico nel campo della Scienza dei Materiali. Essa ha la finalità di completare il percorso formativo
dello studente consentendogli di partecipare attivamente allo sviluppo di materiali innovativi e/o allo
studio delle loro proprietà all’interno di un gruppo di ricerca.
La durata della tesi è fissata dal regolamento didattico del Corso di Laurea ed è attualmente pari a 43
CFU. Di norma gli studenti possono entrare in tesi solo dopo aver conseguito almeno 48 CFU nel
corso di Laurea Magistrale.
Lo studente concorda preventivamente l’attività di tesi con un docente che svolge la funzione di
Relatore. Il Relatore, eventualmente affiancato da un Correlatore, assume il ruolo di referente
scientifico della tesi e si impegna a seguire lo studente in ogni fase della ricerca.
Lo studente presenta domanda di assegnazione della tesi alla Segreteria Didattica almeno 7 giorni
prima della seduta del CCD con le modalità indicate sul sito del Corso di Laurea.
Nel modulo, reperibile sul sito del Corso di Laurea controfirmato dal Relatore ed eventualmente dal
Correlatore lo studente dovrà indicare, oltre alle sue generalità e al numero di CFU acquisiti, il tipo di
tesi (sperimentale o teorica, interna o esterna), l’argomento proposto, nonché i nominativi del
Relatore e dell’eventuale Correlatore. La domanda passa quindi al vaglio della Commissione Tesi. Per
le tesi esterne al Dipartimento di Scienza dei Materiali, infine, è previsto anche un Relatore interno al
Dipartimento che, in caso di necessità, viene proposto dalla Commissione Tesi. La domanda,
licenziata dalla Commissione Tesi, viene presentata al Consiglio di Coordinamento Didattico per
l’approvazione.
Il lavoro di tesi si conclude con la stesura di un elaborato finale, tesi di Laurea Magistrale; l’elaborato
può essere redatto in lingua Inglese. Copia della tesi in formato pdf, deve essere trasmessa via e
mail a [email protected] almeno una settimana prima dell'appello di laurea, pena
esclusione dalla prova finale.
Si rimanda al sito del corso di laurea www.mater.unimib.it/cdl per la consultazione dei possibili
argomenti per la preparazione della prova finale; nello stesso sito è riportato il calendario delle
sessioni di laurea.
Università degli Studi di Milano-Bicocca
Scuola di Scienze
Corso di Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali (Classe LM-53)
Materials Science
REGOLAMENTO DIDATTICO – ANNO ACCADEMICO 2015/2016
Presentazione
Il Corso di Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali appartiene alla Classe delle Lauree
Magistrali in Scienza e Ingegneria dei Materiali (classe LM-53), ha una durata normale di due
anni, è articolato su un percorso formativo che prevede 12 esami e l’acquisizione di 120 CFU e
rilascia la Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali.
Il laureato magistrale in Scienza dei Materiali può accedere a corsi di studio di livello superiore,
come il dottorato, o a un Master di II livello (si veda in seguito il paragrafo Profili professionali
e sbocchi occupazionali).
Obiettivi formativi specifici e descrizione del percorso formativo
Il Corso di Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali si colloca nel quadro di riferimento
europeo per i Corsi di Studio di secondo ciclo nell’area della Scienza dei Materiali.
Il corso fornisce allo studente approfondimenti disciplinari che estendono e rafforzano le
conoscenze acquisite durante il primo ciclo di studi. In particolare, vengono approfondite le
conoscenze delle proprietà più propriamente fisiche e chimiche dei materiali oltre a elementi
connessi ad aspetti ingegneristici. Il percorso formativo prevede una pluralità di attività
didattiche: dagli insegnamenti frontali, alle attività seminariali, alle ricerche proprie su temi
specifici e, soprattutto, alla frequenza di laboratori, utilizzando anche competenze e
attrezzature dei laboratori dell’Ateneo presso cui si svolge ricerca scientifica su tematiche di
Nel concreto, il processo formativo prevede le attività qui sotto specificate, ripartite secondo
quattro differenti Aree di Formazione.
1. L’Area della Formazione di Base prevede due insegnamenti di Chimica Fisica per un totale
di 14 CFU (Termodinamica e cinetica dei materiali e Chimica fisica applicata con
laboratorio), due insegnamenti di Fisica per un totale di 16 CFU (Fisica dello Stato Solido e
Caratterizzazione fisica dei materiali con laboratorio) e un insegnamento di Matematica da
4 CFU (Analisi funzionale)
2. L’area Materiali prevede sette insegnamenti dedicati allo studio di Materiali organici e
polimerici (Chimica dei materiali molecolari ed Elettronica e fotonica molecolare) di
Materiali Dielettrici (Fisica dei dielettrici e Chimica dei Materiali Inorganici) di Materiali
Semiconduttori (Fisica dei Semiconduttori e Chimica fisica dello stato solido e delle
superfici) e di Nanomateriali (Nanotecnologie). Ogni studente deve acquisire almeno 30
CFU tra i 42 offerti nell’area.
3. L’Area Materiali e Applicazioni permette agli studenti di scegliere fino a 12 CFU tra 32
offerti in otto insegnamenti (Termodinamica statistica dei materiali, Interazione radiazione
ionizzante-materia, Superfici e interfacce, Chimica e tecnologia dei polimeri, Dispositivi
elettronici, Sintesi e tecniche speciali di materiali organici, Materiali e dispositivi per
l’energia e Scienza dei metalli).
4. La quarta Area prevista è dedicata al Lavoro di tesi e prova finale per un totale di 43 CFU.
La sistematica frequenza di laboratori nei quali gli studenti sotto la guida di docenti vengono
addestrati a progettare, pianificare, attuare esperimenti, raccogliere dati, inquadrare
criticamente i risultati e le misure e infine a redigere una tesi originale da sottoporre a pubblica
discussione, assicura che al termine degli studi i laureati abbiano acquisito solide conoscenze
disciplinari e strumenti per un aggiornamento autonomo. Assicura anche l’acquisizione di
competenze quali la capacità di gestire contemporaneamente studio e lavoro e la capacità di
lavorare in gruppo e di comunicare a più livelli le proprie conoscenze scientifiche e
tecnologiche. I ruoli che potranno essere loro affidati nel mondo del lavoro saranno collocati
negli ambiti della ricerca, dello sviluppo e dell’innovazione industriale dei materiali, sia
direttamente sia nel management, anche in relazione alla comunicazione, al finanziamento e
alla consulenza industriale.
Infine, dato il carattere interdisciplinare del corso di studi, gli studenti che frequentano con
assiduità apprendono a comunicare e a interagire con una varietà di interlocutori specialisti.
Profili professionali e sbocchi occupazionali
Il profilo lavorativo e professionale che i laureati magistrali acquisiscono durante questo Corso
di Studi li rende qualificati a occuparsi, anche con ruoli di responsabilità, della innovazione e
dello sviluppo dei materiali, della loro progettazione avanzata, della qualificazione e diagnostica
di una varietà di materiali, dell’impostazione di un progetto scientifico di medio respiro e della
gestione di sistemi complessi. Tale profilo si é via via sviluppato anche grazie a un’intensa
interazione con ambienti del mondo del lavoro, che hanno spesso fornito utili indicazioni. Un
data-base continuamente aggiornato sugli esiti lavorativi dei laureati in Scienza dei Materiali di
questo Ateneo ha messo in luce l’ottimo e veloce inserimento dei laureati magistrali,
specialistici (ex 509) e del vecchio ordinamento quinquennale in piccole e medie imprese, in
grandi industrie, in Enti pubblici attivi nel settore dei materiali. In particolare il laureato
magistrale in Scienza dei Materiali trova occupazione in aziende per la produzione, la
trasformazione e lo sviluppo dei materiali metallici, polimerici, ceramici, semiconduttori,
vetrosi, compositi e molecolari per applicazioni nei campi chimico, meccanico, elettronico,
microelettronico, dell'optoelettronica e fotonica, delle telecomunicazioni, dell'energia,
ambientale e dei beni culturali nonché in laboratori industriali di aziende ed enti pubblici e
privati, specialmente nella media e grande industria. Per quanto riguarda la prosecuzione degli
studi per l’alta formazione, il laureato magistrale in Scienza dei Materiali avrà le basi sufficienti
per concorrere con successo a corsi di Dottorato della Scuola di Scienze, potendo quindi
avviarsi verso una carriera di ricerca tecnico-scientifica nel mondo accademico o industriale.
Il corso prepara alle professioni ISTAT di:
Fisici 2.1.1.1.1
Chimici e professioni assimilate 2.1.1.2.1
Norme relative all’accesso
Per accedere alla Laurea Magistrale occorre essere in possesso di
a) un titolo adeguato: diploma di laurea di durata triennale in una delle classi delle discipline
scientifiche e tecnico-scientifiche, altro titolo di studio conseguito all’estero, riconosciuto
idoneo;
b) preparazione personale adeguata, consistente in:
§ solide conoscenze di base della Chimica e della Fisica dei materiali e capacità di
applicarle in contesti concreti;
§ conoscenza, anche operativa, della più diffusa strumentazione moderna di laboratorio e
delle tecniche di acquisizione, elaborazione e analisi quantitativa e qualitativa di dati
sperimentali;
§ sufficiente conoscenza e comprensione della matematica come strumento generale di
modellizzazione e di analisi di sistemi.
Il possesso delle conoscenze e l’adeguatezza della preparazione personale vengono verificati
da un’apposita Commissione, tramite un colloquio di valutazione. Le date e le modalità di
svolgimento dei colloqui saranno diffuse con appositi avvisi e rese pubbliche sul sito del Corso
di Laurea Magistrale www.mater.unimib.it.
Organizzazione del Corso di Laurea Magistrale
Il percorso formativo della Laurea Magistrale prevede come attività didattiche sia insegnamenti
svolti in aula sia 2 insegnamenti che prevedono la frequenza obbligatoria ad attività di
laboratorio; il percorso formativo si conclude con una tesi di laurea finale.
Nel corso del I anno vengono proposti 5 insegnamenti comuni a tutti gli studenti:
· Analisi funzionale
· Fisica dello stato solido
· Caratterizzazione fisica dei materiali con laboratorio
· Termodinamica e cinetica dei materiali
· Chimica fisica applicata con laboratorio
Questi insegnamenti sono tenuti prevalentemente nel I semestre.
Il II semestre è invece dedicato all’analisi di proprietà di base e interdisciplinari di specifiche
classi di materiali; vengono quindi proposti agli studenti due insegnamenti a scelta tra:
· Fisica dei semiconduttori
· Fisica dei dielettrici
· Elettronica e fotonica molecolare
e due insegnamenti a scelta tra
· Chimica fisica dello stato solido e delle superfici
· Chimica dei materiali inorganici
· Chimica dei materiali molecolari
Infine, un insegnamento da 4 CFU a scelta tra otto proposti al I o al II anno permette agli
studenti di approfondire un settore di loro specifico interesse.
Gli insegnamenti a scelta proposti al I anno sono:
· Interazione radiazione ionizzante-materia
· Superfici e interfacce
· Chimica e tecnologia dei polimeri
· Dispositivi elettronici
Gli insegnamenti a scelta proposti al II anno sono:
· Sintesi e tecniche speciali di materiali organici
· Materiali e dispositivi per l'energia
· Scienza dei metalli
· Termodinamica statistica dei materiali
Al II anno si ha solamente un insegnamento comune a tutti gli studenti:
· Nanotecnologie
e insegnamenti a scelta dello studente per 8 CFU per lasciare ampio spazio al lavoro di tesi di
Laurea (vedi in seguito apposito paragrafo).
È prevista inoltre l’acquisizione di 1 CFU per “Altre conoscenze utili per l’inserimento nel
mondo del lavoro”.
1 – Attività formative caratterizzanti
Queste attività forniscono agli studenti della Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali
competenze specifiche teoriche e sperimentali sulle proprietà dei materiali e capacità
sperimentali per la preparazione e caratterizzazione dei materiali e competenze per il loro
utilizzo a scopo applicativo.
2 – Attività affini o integrative
Gli insegnamenti affini e integrativi offrono un’ampia e articolata scelta di argomenti, che
rispondono all'esigenza di offrire la formazione interdisciplinare avanzata caratteristica della
Scienza dei Materiali, disciplina con straordinarie sfaccettature (dalla modellizzazione alla
caratterizzazione e sintesi di ogni varietà di materiali, inorganici-organici-misti, nano-micromacro), in via di veloce sviluppo e con contorni non facilmente prevedibili. Le attività affini e
integrative permettono quindi agli studenti di ottenere una formazione aggiornata e
adeguatamente approfondita nella Scienza dei Materiali e di scegliersi un cammino di
formazione personale che permetta solidità nella preparazione, coerenza degli obiettivi
formativi e formazione/informazione su nuovi materiali.
3 – Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)
Gli studenti hanno a disposizione 8 CFU per insegnamenti che potranno scegliere tra tutti gli
insegnamenti attivati dall’Ateneo nei differenti Corsi di studio (di norma i corsi di Laurea
Magistrale), naturalmente compresi quelli attivati dal Consiglio di Coordinamento Didattico. I
corsi a scelta sono parte integrante del piano degli studi e devono quindi essere sottoposti
all’approvazione dal Consiglio di Coordinamento Didattico che ne verifica la coerenza con il
progetto formativo.
4 – Forme didattiche
Le attività didattiche proposte dal Corso di Laurea sono di vario tipo: lezioni frontali,
esercitazioni, attività di laboratorio, seminari su argomenti di ricerca avanzata, lavoro di tesi.
Le conoscenze e le competenze via via acquisite dagli studenti in queste attività sono
certificate dagli esami sostenuti con esito positivo e vengono commisurate in crediti formativi
universitari, denominati anche con l’acronimo CFU. I crediti rappresentano una misura del
lavoro di apprendimento dello studente, comprensivo delle attività didattiche di cui sopra e
dell'impegno riservato allo studio personale o ad altre attività formative di tipo individuale. Un
CFU corrisponde a 25 ore di lavoro complessivo tra attività istituzionali e studio individuale,
diversamente suddivise a seconda che si tratti di lezioni frontali (7 ore/CFU), esercitazioni (12
ore/CFU), attività di laboratorio (12 ore/CFU), lavoro di tesi.
5 – Modalità di verifica del profitto
Tutte le attività di cui sopra comportano un esame finale, le cui modalità, approvate dal
Consiglio di Coordinamento Didattico, sono comunicate dal docente all’inizio di ogni attività
didattica e comunque indicate per ciascun insegnamento nella guida annuale dello studente. Di
norma gli insegnamenti frontali prevedono un esame orale, preceduto eventualmente da uno
scritto. Gli insegnamenti con attività di laboratorio terminano di norma con un esame orale in
cui viene anche discussa una relazione scritta sulle esperienze svolte in laboratorio. Per il
lavoro di tesi, si veda l’apposito paragrafo. L’attività di inserimento nel mondo del lavoro (vedi
paragrafo apposito), comporta la presenza certificata a un adeguato numero di ore di attività,
da definirsi da parte del Consiglio di Coordinamento Didattico.
6 – Frequenza
La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per tutte le
altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari). Per frequenza obbligatoria si intende la
partecipazione ad almeno il 75% dell'attività didattica dei suddetti insegnamenti.
7 – Piano di studio
Il piano di studio è l’insieme delle attività formative obbligatorie, delle attività previste come
opzionali e delle attività formative scelte autonomamente dallo studente in coerenza con il
regolamento didattico del corso di studio.
Allo studente viene automaticamente attribuito un piano di studio all’atto dell’iscrizione al
primo anno, che costituisce il piano di studio statutario. Successivamente lo studente deve
presentare un proprio piano di studio con l’indicazione delle attività opzionali e di quelle a
scelta. Il piano di studio è approvato dal Consiglio di Coordinamento Didattico. Le modalità e le
scadenze di presentazione del piano sono definite dall’Ateneo. Il diritto dello studente di
sostenere prove di verifica relative a una attività formativa è subordinato alla presenza
dell’attività stessa nell’ultimo piano di studio approvato.
Per quanto non previsto si rinvia al Regolamento d’Ateneo degli studenti.
8 – Propedeuticità
Non esistono sbarramenti tra gli insegnamenti del Corso di Studio.
9 – Attività di orientamento e tutorato
Orientamento per la scelta della prova finale.
Gli studenti terminano il Corso di Laurea Magistrale discutendo, davanti a una Commissione, i
risultati di un’attività personale, la Tesi di Laurea (vedi punto apposito poi), contenuti in una
relazione scritta presentata nei dovuti tempi alla Segreteria didattica e da essa inviata alla
Commissione. Per indirizzare gli studenti verso una scelta consona alle loro aspettative e alle
loro caratteristiche individuali, il Consiglio di Coordinamento Didattico organizza una volta
all’anno una presentazione degli argomenti di ricerca entro cui tali temi si collocano dei
laboratori o gruppi di ricerca presso cui si svolge l’attività.
Orientamento relativo al mondo del lavoro.
Nell’ultimo anno il Consiglio di Coordinamento Didattico organizza attività di orientamento a
frequenza obbligatoria per 1 CFU, finalizzata a trasmettere ai laureandi informazioni utili per
un proficuo inserimento nel mondo del lavoro ovvero per una ragionata scelta di ulteriori
percorsi di studio e formazione. Tale attività si esplica in seminari, incontri ed esperienze
guidate con esponenti del mondo del lavoro, delle professioni e degli ordini su vari temi
qualificanti.
10 – Scansione delle attività formative e appelli d'esame
Ogni anno accademico è diviso in due semestri. La maggior parte degli insegnamenti si svolge
entro un singolo semestre per permettere agli studenti di sostenere al termine di ogni
semestre gli esami degli insegnamenti appena frequentati. Fanno eccezione alcuni pochi
insegnamenti che hanno una cadenza annuale.
L’acquisizione dei crediti relativi a ognuno degli insegnamenti previsti nel percorso formativo
avviene attraverso il superamento di verifiche di profitto scritte e/o orali, secondo quanto
esposto sopra. Le verifiche si terranno in periodi specifici dell’anno (appelli d’esame) stabiliti
dal Consiglio di Coordinamento Didattico. Sono previsti appelli d’esame distribuiti in periodi nei
quali sono sospese le attività didattiche, in particolare nei mesi di febbraio, giugno, luglio,
agosto e settembre. Sono previste inoltre sospensioni delle attività didattiche verso la metà del
I semestre (indicativamente fine novembre) e del II semestre (indicativamente inizio maggio)
per consentire agli studenti di sostenere esami di anni di corso precedenti a quello che stanno
frequentando.
Prova finale
Il biennio si conclude con un impegnativo lavoro di tesi della durata di parecchi mesi la cui
funzione formativa consiste nell’addestrare il laureando a utilizzare il complesso delle
competenze acquisite, mettendo alla prova e sviluppando le sue capacità di lavoro autonomo,
di giudizio critico e di capacità di elaborare soluzioni originali. Nei fatti ciò consiste nel
chiedergli di individuare e mettere in atto, sotto la guida di un docente relatore, le metodologie
opportune (sperimentali, teoriche o computazionali) per risolvere un problema complesso su
un tema di sua scelta; egli dovrà infine redigere un elaborato scritto originale, eventualmente
in lingua inglese, la tesi di Laurea Magistrale, che dovrà essere discussa pubblicamente davanti
ad una Commissione di docenti, che valuterà la capacità del candidato di svolgere un lavoro
originale e di presentarlo criticamente. Il voto di Laurea, espresso in centodecimi, tiene conto
del lavoro di tesi e della qualità del cammino formativo complessivamente percorso, valutata in
base alla media pesata dei voti degli esami sostenuti con esito positivo.
Riconoscimento CFU e modalità di trasferimento
Gli studenti provenienti da altri Corsi di Laurea Specialistica o Magistrale di questo o di altro
Ateneo possono chiedere di essere iscritti a questo Corso di Laurea magistrale con
riconoscimento dei crediti relativi agli esami precedentemente sostenuti, previo a) verifica di
un'apposita Commissione della coerenza dei programmi degli esami sostenuti con gli obiettivi e
l’Ordinamento di questo Corso di Laurea magistrale, b) colloquio, che ne accerti l’adeguata
preparazione (vedi paragrafo precedente: Norme relative all’accesso) e c) successivo
riconoscimento da parte del Consiglio di Coordinamento Didattico.
In base al DM 270/2004 e alla L.240/2010 le università possono riconoscere come crediti
formativi universitari le conoscenze e abilità professionali certificate individualmente ai sensi
della normativa vigente in materia, nonché altre conoscenze e abilità maturate in attività
formative di livello post secondario, alla cui progettazione e realizzazione l’università abbia
concorso, per una massimo di 12 CFU complessivamente tra corsi di Laurea e Laurea
magistrale.
Attività di ricerca a supporto delle attività formative che caratterizzano il profilo del
corso di studio
Gli insegnamenti specifici di Scienza dei Materiali, tramite i quali gli studenti vedono via via
integrarsi nello studio dei materiali diversi approcci interdisciplinari (chimico e fisico,
macroscopico e microscopico, classico e quantistico, sperimentale e teorico-simulativo) sono
affidati a un nutrito corpo docente appartenente al Dipartimento di Scienza dei Materiali.
Questi docenti, pur di estrazione diversa, quali chimici, fisici e scienziati dei materiali, da
tempo collaborano sia sul versante didattico che su quello scientifico. L’attività di ricerca del
Dipartimento è rivolta allo studio di materiali in una varietà di ambiti ed applicazioni,
riconducibili con estrema stringatezza alle seguenti classi di materiali: materiali organici e
polimerici, materiali per microelettronica e fotonica, materiali per l’ambiente ed energia,
materiali per i beni culturali. Per informazioni dettagliate sui temi di ricerca attivi e sui recenti
risultati ottenuti si veda la relazione annuale del Dipartimento, sul sito http://
www.mater.unimib.it/
Presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali, data la natura interdisciplinare delle ricerche ivi
svolte e le ottime competenze in diversi campi della Scienza dei Materiali dei docenti afferenti,
è presente un Corso di dottorato seguito da un congruo numero di dottorandi, con una intensa
attività didattica seminariale, cui possono liberamente accedere anche gli studenti della Laurea
Magistrale per un eventuale approfondimento personale e/o a scopo informativo. Sono inoltre
presenti in Dipartimento parecchi giovani ricercatori non strutturati, quali post-doc e
assegnisti, italiani e stranieri, che svolgono ricerca su argomenti di punta relativi ai temi sopra
elencati.
Una parte delle attività didattiche si svolge utilizzando competenze e attrezzature dei laboratori
di alta specializzazione presenti nel Dipartimento di Scienza dei Materiali, presso cui si svolge
attività di ricerca nei seguenti in ambiti:
- deposizione film sottili per fasci molecolari;
- proprietà ottiche ed elettriche dei semiconduttori;
- sintesi materiali molecolari e macromolecolari;
- diffrazione raggi X e risonanze di spin nucleare ed elettronico;
- caratterizzazione di isolanti, vetri e materiali per l'accumulo di energia;
- calcolo e modellizzazione;
- fotofisica di materiali molecolari;
- datazione e caratterizzazione di materiali di interesse per i beni culturali.
Seguono la tabella delle attività formative distribuite in base a tipologie di attività, ambito e
settore scientifico-disciplinare e la tabella delle attività formative suddivise per anno di corso.
Percorso formativo
Anno I
Insegnamento
Tipologia-Ambito
SSD
CFU
sem
Analisi Funzionale
Affini o integrative
MAT/05
4
I°
FIS/03
8
I° e
II°
FIS/01
8
II°
CHIM/02
6
I°
CHIM/02
8
Ie
II°
e FIS/03
6
II°
e FIS/03
6
II°
e FIS/03
6
II°
Fisica dello Stato Solido
Caratterizzazione Fisica dei
Materiali con Laboratorio
Termodinamica e Cinetica dei
Materiali
Chimica Fisica Applicata con
Laboratorio
Caratterizzanti Discipline fisiche e
chimiche
chimiche
chimiche
chimiche
Due insegnamenti a scelta tra i tre seguenti:
Fisica dei Semiconduttori
Fisica dei Dielettrici
Elettronica e Fotonica Molecolare
Caratterizzanti
Discipline
fisiche
chimiche
Caratterizzanti
Discipline
fisiche
chimiche
Caratterizzanti
Discipline
fisiche
chimiche
Due insegnamenti a scelta tra i tre seguenti:
Chimica Fisica dello Stato Solido e
delle Superfici
CHIM/02
6
II°
Chimica dei Materiali Inorganici
CHIM/03
6
I°
Chimica dei Materiali Molecolari
CHIM/06
6
II°
Un insegnamento fra i seguenti:
Insegnamento
Tipologia-Ambito
SSD
CFU
sem
Interazione radiazione ionizzantemateria
FIS/07
4
II°
Superfici e interfacce
FIS/03
4
II°
Chimica e tecnologia dei polimeri
CHIM/04
4
II°
Dispositivi elettronici
FIS/03
4
I°
Sintesi e tecniche speciali di
materiali organici
CHIM/06
4
I°
Termodinamica statistica dei
materiali
FIS/03
4
I°
Materiali e dispositivi per l'energia
INGINF/01
4
I°
Scienza dei metalli
FIS/03
4
I°
Anno II
Insegnamento
Tipologia-Ambito
Caratterizzanti Discipline dell’Ingegneria
Ulteriori attività
Altre conoscenze utili per
formative (art. 10,
l’inserimento nel mondo del lavoro
comma5, lettera d)
A scelta dello studente
Corsi a scelta
(art.10, comma 5,
lettera a)
Prova finale
lingua straniera (art. 10,
comma5, lettera c)
Nanotecnologie
SSD
CFU
sem
INGIND/22
6
I°
1
8
43
PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DEL
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZA DEI MATERIALI
I ANNO
FISICA DELLO STATO SOLIDO – 8 cfu -annuale
L. Miglio
Tel. 02/64485217
Programma
Il Corso si pone come obiettivo l’apprendimento di concetti e di modelli per la fisica dei solidi
cristallini, perfetti ed infiniti, e di stimolare l’analisi critica di quali variazioni nelle proprietà
comportino delle condizioni meno ideali, quali si possono trovare nei materiali reali. A tal fine,
una prima parte del Corso è dedicata alla trattazione di quei fenomeni più semplicemente
descrivibili in termini di particelle non interagenti, con particolare attenzione alle tecniche di
calcolo delle grandezze macroscopiche, sulla base di variabili microscopiche. Un cfu di
esercitazioni, anche con simulazioni numeriche, correda questa parte.
La seconda analizza invece quei fenomeni più complessi, originati dalla interazione tra
particelle, che danno luogo a rilevanti proprietà macroscopiche dei solidi perfetti ed infiniti. In
questa fase viene posta l’attenzione sulla comprensione di concetti poco intuitivi e sulla linea
ideale del ragionamento, privilegiando - anche qui - il carattere metodologico rispetto a quello
antologico. Nell’ ultimo segmento del Corso vengono considerati gli effetti della presenza di
difetti, disordine e superfici sulle principali proprietà dei solidi, sia quelle di stato fondamentale,
che quelle spettrali. La complementazione di un Testo principale con diversi altri, a seconda
dell’argomento, costituisce parte importante dell’insegnamento metodologico, che questo non
facile Corso della Laurea Magistrale intende dispensare.
Argomenti:
STRUTTURE CRISTALLINE E DIFFRAZIONE
ESERCITAZIONE: costruzione di reticolo reciproco e zona di Brillouin di un fcc e di un bcc;
calcolo della distanza tra Γ e W in silicio.
DINAMICA RETICOLARE
_ Matrice delle costanti di forza e sue simmetrie
_ Matrice dinamica ed equazioni di moto
ESERCITAZIONE: Costruzione e diagonalizzazione matrice dinamica per fcc monoatomico:
autovalori e displacement patterns
_ Catena lineare biatomica
_ Curve di dispersione di cristalli reali
_ Scattering inelastico di radiazione
_ Fattore di attenuazione di Debye Waller
PROPRIETÀ TERMICHE
_ Dai modi normali ai fononi come quasiparticelle
_ Energia media oscillatore
_ Densità di stati vibrazionali
_ Calore specifico di Debye e di Einstein
_ Potenziali anarmonici
_ Equazione di stato di un solido
_ Espansione termica e parametro di Gruneisen
_ Conducibilità termica
GAS DI ELETTRONI LIBERI
_ Richiami sul gas elettronico a T = 0, repulsione sterica
_ Densità di stati in 1, 2 e 3 dimensioni
_ Andamento del potenziale chimico in T
_ Contributo elettronico al calore specifico e i Fermioni pesanti
_ La funzione lavoro e l’emissione termica di elettroni
BANDE ELETTRONICHE
_ Espansione in onde piane ed equazione centrale
_ Onde di Bloch e nuovo significato del momento p
_ Costruzione dello schema a bande in reticolo vuoto
_ Apertura del gap a bordo zona e sua interpretazione
_ Espansione dell'onda di Bloch in orbitali atomici: tight binding
ESERCITAZIONE: Energia di banda in funzione di parametri TB e dei vicini. Costruzione e
diagonalizzazione matrice tight binding a primi vicini per silicio.
_ Interpretazione di bande reali e loro densità di stati
TRASPORTO DI CARICA
_ Il modello semiclassico dei pacchetti di onde di Bloch
_ Il tensore di massa efficace e il concetto di buca positiva
_ L'equazione di Boltzman: bilancio tra processi di drift e quelli di scattering
_ L'approssimazione del tempo di rilassamento per i processi di scattering
_ Meccanismi microscopici che presiedono allo scattering di cariche
_ Il modello classico del trasporto di Drude e i suoi limiti
_ La conducibilità elettrica come integrale della superficie di Fermi
_ Dipendenza della resistività dalla temperatura nei solidi metallici
_ Trasporto di calore da elettroni
_ Effetti termoelettrici (Peltier e Seebeck)
OLTRE L'ELETTRONE SINGOLO
_ Dal sistema a più elettroni all'equazione di campo medio: Hartree
_ L'equazione di Hartree-Fock e il significato del termine di scambio
_ Energia del gas di elettroni liberi e interagenti come funzionale di densità
_ Il teorema di Hohenberg e Kohn e l'equazione di Kohn-Sham
_ Il metodo del funzionale di densità nella approssimazione locale DFT-LDA
_ Il calcolo autoconsistente delle funzioni di particella indipendente
_ Il metodo cellulare, il potenziale muffin-tin e lo sviluppo in onde piane aumentate
_ L'ortogonalizzazione sugli stati di core: onde piane ortogonalizzate e pseudopotenziale
LO SCHERMO DL GAS DI ELETTRONI
_ Dalle equazioni di Poisson alle relazioni tra ε e χ: modello classico
_ Il modello di schermo elettrostatico di Thomas-Fermi (suscettività costante)
_ Il modello di schermo elettrostatico di Linhard (suscettività dipende da q)
_ La interpretazione quantistica della inefficacia dello schermo per q > 2kF e le onde di densità
di carica
_ Dal modello a Jellium al metallo reale: calcolo perturbativo di Vee e Vie
_ Energia di coesione per diverse strutture nei metalli semplici: il potenziale a due corpi
efficace.
PROPRIETÀ MAGNETICHE DEI SOLIDI
_ Definizione di M e χ; introduzione alla Hamiltoniana con potenziale vettore _ Diamagnetismo
e paramagnetismo di isolanti, valori trascurabili
ESERCITAZIONE: Paramagnetismo di Pauli, derivazione stati di Landau e diamagnetismo del
gas di elettroni liberi
_ Modello di Stoner del ferromagnetismo itinerante per solidi metallici
_ Effetto della temperatura nel modello di Stoner, temperatura di Curie
_ Origine delle interazioni ferromagnetiche nei solidi e modello di Heisemberg
_ Ferromagnetismo di isolanti, temperatura di Curie e suscettibilità vs T
_ Antiferromagnetismo di isolanti, temperatura di Neel e suscettibilità vs T
ESERCITAZIONE: Stati eccitati magnetici: onde di spin. Altre eccitazioni collettive nei solidi
LA SUPERCONDUTIVITÀ
_ Esperienza di Onnes e introduzione alla superconduttività
_ Effetto Meissner Ochsenfeld: espulsione del campo magnetico
_ Termodinamica della transizione a superconduttore: entropia e calore specifico
_ Equazioni di London e London : spessore di penetrazione di correnti e di campo
_ Origine attrazione nella coppia di Cooper; instabilità del mare di Fermi
_ Derivazione dello stato fondamentale BCS da metodo variazionale
_ Esistenza del gap, sua natura e definizione di stati eccitati
_ Dipendenza di gap da T, relazione tra Tc e gap a T = 0; effetto isotopico
_ La supercorrente come stato stazionario e valore critico di corrente e campo
OLTRE IL RETICOLO PERFETTO
_ Proprietà vibrazionali di solidi disordinati, densità di stati attivata e stati localizzati;
transizione metallo-isolante di Anderson.
_ Proprietà elettroniche di solidi disordinati: derivazione gap Si amorfo con LCAO diretto di
orbitali ibridi.
ESERCITAZIONE: Energia di formazione di una vacanza in un
metallo a legame insaturo; stati elettronici shallow da impurezze
_ La superficie del Jellium e le oscillazioni di carica; rilassamento strutturale
_ Formazione degli stati elettronici di superficie e localizzazione spettrale-spaziale
BIBLIOGRAFIA
_ H. IBACH AND H. LUTH, Solids State Physics, Springer Verlag (TESTO BASE)
_ N.W ASHCROFT AND N.D. MERMIN, Solid State Physics, Saunders College Publishing
_ F. BASSANI E U. GRASSANO, Fisica dello Stato Solido, Casa Editrice Boringhieri
_ G. GROSSO AND G. PASTORI PARRAVICINI, Solid state Physics, Academic Press
_ A.P. SUTTON, Electronic Structure of Materials, Oxford University Press
_ J.R. HOOK and H.E. Hall, Solid State Physics, John Wiley & Sons
_ S. BLUNDELL, Magnetism in Condensed Matter, Oxford University Press.
Modalità esame: prova orale
ANALISI FUNZIONALE – 4 cfu – I sem
B. Di Blasio
Tel. 02/64485740
Il corso di propone di fornire quegli strumenti di base di Analisi Matematica (teoria delle
funzioni ed analisi funzionale) necessari allo studio delle equazioni differenziali della Meccanica
(classica e quantistica) e della Fisica in generale.
Programma:
ELEMENTI DI ANALISI COMPLESSA
Funzioni olomorfe e funzioni armoniche. Teorema di Cauchy. Serie di Laurent. Teorema dei
residui. Lemma di Jordan. Calcolo di integrali applicando il teorema dei residui.
SERIE DI FOURIER
Sviluppo in serie rispetto ad un sistema ortonormale completo. Formula di Parseval e
formula di inversione. Serie di Fourier in forma reale e complessa.
TRASFORMATA DI FOURIER ED APPLICAZIONI
Formula di Parseval e formula di inversione. Convoluzione di funzioni.
Applicazioni alla risoluzione dell'equazione del calore e dell'equazione delle onde. Calcolo
delle trasformate di Fourier con il teorema dei residui. Funzione Gaussiana. Funzione
lorentziana. Funzione di Voigt. Trasformata di Fourier di distribuzioni. Approssimazione della
delta di Dirac.
FUNZIONI SPECIALI
Funzioni di Laguerre, Legendre, Bessel. Armoniche sferiche.
Testi consigliati:
K. F. Riley, M. P. Hobson and S. J. Bence. Mathematical Methods for Physics and Engineering,
Cambridge University Press.
Esame scritto con integrazione orale.
CARATTERIZZAZIONE FISICA DI MATERIALI CON LABORATORIO – 8 cfu –annuale
A. Vedda
Tel. 02/64485162
Il corso è diviso in due parti, con un unico esame finale. La prima parte consiste in lezioni
frontali, mirate alla descrizione dei principi fisici di base della spettroscopia ottica e
vibrazionale in un solido, e alla descrizione di alcune tecniche sperimentali; la seconda consiste
in un’attività sperimentale. La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è
fortemente consigliata per le lezioni frontali.
Programma:
Lezioni frontali (4 CFU)
Richiami alle equazioni di Maxwell; analisi di densità di carica e di corrente in un solido;
interazione della luce con un mezzo materiale; polarizzazione e suscettività; funzione
dielettrica complessa e indice di rifrazione; tensore dielettrico; modelli di Lorentz e di Drude;
dispersione, assorbimento, riflettività; il campo locale; funzioni di risposta lineari e relazioni di
Kramers-Kronig; cenni alla risposta non lineare. Fondamenti di spettroscopia neutronica e di
fotoemissione.
Fenomeni di diffusione della luce: scattering elastico (Mie, Rayleigh) ed anelastico (Brillouin,
Raman); assorbimento ottico; fenomeni di luminescenza; foto-luminescenza risolta in tempo;
tecniche sperimentali di spettroscopia ottica e vibrazionale.
Interazione degli elettroni con i solidi; tecniche di microscopia elettronica: la microscopia
elettronica a scansione (SEM) e in trasmissione (TEM).
Microscopia a stilo: caratteristiche di tecniche e strumentazioni. Microscopia a forza atomica
(AFM).
Laboratorio (4 CFU)
Esecuzione di un’attività sperimentale con stesura di relazione finale, fra i seguenti argomenti:
spettroscopia di semiconduttori
scattering micro-Raman
analisi di elementi in traccia tramite ICP-Massa
termoluminescenza applicata alla datazione di reperti fittili o allo studio di difetti
microscopia a forza atomica
diffrazione di raggi X
spettroscopia con risonanza paramagnetica di spin
spettroscopia con luminescenza di ossidi isolanti
fluorescenza di raggi X.
Modalità di esame:
Prova orale relativa agli argomenti trattati nel programma ed all’esperienza eseguita in
laboratorio.
Principali testi consigliati:
F. Wooten, “Optical properties of solids”, Academic Press
J. G. Solé, L.E. Bausà, D. Jaque, “Optical spectroscopy of Inorganic Solids”, Wiley
H. Kuzmany, “Solid State Spectroscopy”, Springer
TERMODINAMICA E CINETICA DEI MATERIALI – 6 cfu –I sem
M. Catti
Tel. 02/6448 5139 e-mail: [email protected]
Programma:
Termodinamica e cinetica delle trasformazioni di fase
- Transizioni di fase del primo e secondo ordine nei solidi a un solo componente. Elementi
della teoria di Landau: parametro d'ordine, ruolo della simmetria strutturale, polinomi di
Landau, esponenti critici. Transizioni distorsive e ordine-disordine. Proprietà ferroiche
legate alle transizioni di fase: esempi sui ferroelettrici.
- Formazione di soluzioni solide e processi di smescolamento: i sistemi multicomponente
non reattivi. Soluzioni binarie regolari. Curva spinodale e decomposizione spinodale.
Interpretazione dei digrammi di fase mediante i diagrammi dell’energia libera.
- Tensione superficiale, energia libera di superficie e d’interfaccia. Formazione di bordi di
grano; sistemi policristallini. Nucleazione omogenea e eterogenea nei processi di
solidificazione, e nelle trasformazioni solido-solido.
- Cinetica delle trasformazioni in fase condensata. Fenomeni di trasporto calorico e di
materia; equazioni di continuità. Elementi di termodinamica dei processi irreversibili:
postulati e relazioni di Onsager. Diffusione: leggi di Fick. Equazione della diffusione e
sue soluzioni. Meccanismi atomici di diffusione; diffusione di interstiziali e di vacanze;
autodiffusione; interdiffusione. Diagrammi TTT, equazione di Avrami. Applicazioni alle
trasformazioni diffusive nelle leghe ferro-carbonio. Processi non diffusivi.
Aspetti strutturali delle trasformazioni di fase nei solidi, e metodi sperimentali relativi
- Ordine a lungo e a corto raggio. Diffrazione di raggi X e di neutroni da cristalli ideali e
difettivi. Funzione di Patterson. Funzione d'interferenza reticolare. Misura della
dimensione dei grani e delle deformazioni reticolari dall'allargamento dei picchi di
Bragg. Equazione di Scherrer. Funzioni profilo e loro convoluzioni.
- Radiazione diffusa e disordine strutturale nelle soluzioni solide. Radiazione X e di
neutroni diffusa da fasi non cristalline: la funzione di distribuzione radiale e la formula
di Debye. Disordine orientazionale e ordine-disordine radiale. Determinazione della
struttura di liquidi, amorfi e vetri.
Testi di riferimento: dispense del docente.
Modalità esame: prova orale.
CHIMICA FISICA APPLICATA CON LABORATORIO – cfu 8 - annualità
C. M. Mari
Tel. 02/6448 5122
Obiettivi: Fornire le conoscenze termodinamiche e cinetiche di base dell’elettrochimica e
illustrarne l’applicazione in corrosione. Il laboratorio si propone d’addestrare lo studente ad
alcune tecniche preparative e di caratterizzazione di materiali d’interesse applicativo
Prerequisiti: Conoscenze di termodinamica
Programma:
Lezioni frontali:
I conduttori ionici liquidi, solidi e polimerici: descrizione e meccanismi dei processi di
trasporto.
Il potenziale elettrochimico, il potenziale d’elettrodo, l’equazione di Nernst, l’utilizzo di celle
galvaniche per la determinazione sperimentale di grandezze termodinamiche.
La sovratensione, l’equazione di Boutler-Volmer e di Tafel.
Termodinamica e cinetica dei processi di corrosione in ambiente acquoso.
Applicazione dell’elettrochimica all’analisi chimica
Laboratorio:
Gli studenti, suddivisi in gruppi, eseguiranno alcune delle seguenti esperienze:
Preparazione e caratterizzazione spettro-elettrochimica di polimeri conduttori per
applicazioni elettro-cromiche.
Preparazione ed caratterizzazione morfologica e funzionale di sensori a base di ossido di
stagno.
Studio degli effetti di trattamenti termici sulla concentrazione dell’ossigeno in Si Czochralski
e sulle proprietà elettriche.
Determinazione di caratteristiche cristallografico-strutturali in materiali sottoposti a
trattamenti termici o meccanici mediante misure di diffrazione di raggi X.
Misura delle energie di formazione di ossidi con misure di forza elettromotrice.
Testi: Materiale fornito dai docenti
Due insegnamenti a scelta tra i tre:
FISICA DEI SEMICONDUTTORI – 6 cfu- II sem
Marco Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
STRUTTURA ELETTRONICA
Richiami sulla struttura a bande, massa efficace e sua determinazione sperimentale
Approssimazione k×p
Difetti reticolari: proprietà strutturali ed elettroniche
Difetti di punto; droganti; difetti intrinseci; impurezze; complessi.
Difetti “shallow”: teoria della massa efficace.
Difetti “deep”: funzioni di Green.
Cenni ad alcune tecniche sperimentali per lo studio dei difetti
DISTRIBUZIONI IN EQUILIBRIO
Statistica; termodinamica; densita' di stati; distribuzione di buche ed elettroni; semiconduttori
intrinseci ed estrinseci, potenziale chimico e livello di Fermi.
PROPRIETA' OTTICHE
Interazione
fotone-elettrone;
assorbimento
banda-banda;
assorbimento
eccitonico;
assorbimento di portatori liberi; riflettivita'; assorbimento del reticolo; impurezze.
Spettroscopia ottica di impurezze e droganti (Raman, Fotoluminescenza, Fotoionizzazione).
PROPRIETA' DI TRASPORTO
Grandezze macroscopiche caratterizzanti il trasporto. Equazione di Boltzmann; funzione di
distribuzione; trasporto di carica; processi di scattering, tempi di rilassamento; effetto Hall,
magnetoresistenza, effetti di elevato campo elettrico (portatori caldi), resistenza differenziale
negativa, effetto Gunn. Semiconduttori in condizioni di equilibrio e di non equilibrio.
Ricombinazione di cariche, deriva e diffusione.
NANOSTRUTTURE
Strutture bi-, mono-, zero dimensionali e relative proprietà elettroniche: effetto Hall
quantistico, oscillazioni Aharonov-Bohm.
APPLICAZIONI
Diodo (giunzion pn), transistor a singolo elettrone SET), giunzione tunnel magnetiche (MTJ)
Testi:
M. Balkanski and R.F. Wallis, Semiconductor Physics and Applications (Oxford) [Capitoli: 1,
2, 3(1,4,5,6,7), 4, 5, 6, 8, 10(1,2,3,4,8), 12(1,2), 18]
- Note del docente
- Testi integrativi e di approfondimento su temi specifici
-
FISICA DEI DIELETTRICI – 6 cfu-II sem
A. Paleari
Tel. 02/64485164
Programma:
il corso si propone di fornire le basi per comprendere l’origine delle proprietà funzionali che si
manifestano quando la risposta del materiale ai campi elettromagnetici non coinvolge in
maniera determinante fenomeni di conduzione di portatori di carica liberi. Si intende pertanto
introdurre gli elementi necessari per analizzare quei fenomeni di polarizzazione che, a seconda
dell’intervallo di frequenze considerato e con modalità legate strettamente alla struttura di
aggregazione del materiale, danno luogo alla vasta gamma di funzionalità dei dielettrici
utilizzate nei campi delle comunicazioni in fibra ottica, della microelettronica, dell’ottica
integrata, della sensoristica, dell’optoelettronica e dei dispositivi ottici non lineari.
Gli argomenti trattati si inseriscono nelle seguenti tematiche:
RICHIAMI
Risposta dielettrica in assenza di eccitazioni
polarizzazione, conduzione ac, conduzione per hopping
Eccitazioni elementari nei dielettrici in funzione della frequenza
risposta complessa, lineare e non lineare
VETRI E CRISTALLI: IL RUOLO DELLA STRUTTURA NELLA RISPOSTA DIELETTRICA
Materiali amorfi
Descrizione del disordine e regole di ordinamento
ordine spaziale e disordine cellulare, ordine chimico e disordine topologico
Commenti sulla relazione tra disordine e entropia nei materiali
Quantificazione del disordine tramite parametri d’ordine a lungo e a corto raggio
Altri esempi di descrizioni del disordine: modello di Bernal, i poliedri di Voronoi
Il modello di Continuous Random Network per amorfi a bassa coordinazione
La statistica degli anelli di coordinazione – la funzione di distribuzione radiale
Effetti del disordine sulla risposta dielettrica
caratteristiche di universalità in assenza di eccitazioni
ruolo dei fenomeni percolativi nei processi di hopping
Effetti del disordine sulle proprietà ottiche
Analisi della coda di Urbach – contributi statici e dinamici al gap ottico
Effetti sulle transizioni tra stati localizzati
Transizioni ottiche in difetti di punto e ioni otticamente attivi
Effetti spettroscopici della distribuzione disomogenea dei parametri
Accoppiamento elettrone-fonone - fattore di Huang-Rhys
Effetti di campo cristallino - diagrammi di Tanabe-Sugano - L’approccio di Judd-Ofelt
Materiali cristallini
Ruolo della simmetria nei fenomeni di polarizzazione
Noncentrosimmetricità:cristalli piezoelettrici, piroelettrici e ferroelettrici
Modello anarmonico della risposta di polarizzazione in un dielettrico
Nonlinearità del secondo ordine – generazione di seconda armonica - Maker fringes
Nonlinearità del terzo ordine – dispersione e dissipazione non lineare
DIELETTRICI NANOSTRUTTURATI
Nanocristalli in vetri – processi di energy transfer e fenomeni di trasporto
Processi di funzionalizzazione: fotorefrattività in vetroceramici
Nonlinearità in dielettrici non cristallini – thermal e laser poling
APPLICAZIONI OTTICHE DEI DIELETTRICI
Fibre ottiche e guide d’onda passive e attive
Dispositivi emettitori di luce - strategie di ottimizzazione
Optolettronica: modulatori e interruttori ottici
Materiali per laser e per generazione d’armoniche
Libri di testo:
- J. Garcia Solé, L.E. Bausà e D. Jaque, "Optical spectroscopy of Inorganic Solids", Wiley
- materiale bibliografico fornito dal docente
ELETTRONICA E FOTONICA MOLECOLARE – 6 cfu –II sem
F. Meinardi
Tel. 02/64485181
Programma:
GENERALITA’
Semiconduttori molecolari. Cristalli molecolari e origine
quantomeccanica delle forze
intermolecolari. Sistemi policoniugati a base di carbonio: anisotropia, bassa dimensionalita’
delle proprieta’. Semiconduttori polimerici.
STATI ELETTRONICI DI MOLECOLE E POLIMERI POLICONIUGATI
Modello dell’elettrone libero, modello di Hueckel. Struttura a bande di polimeri coniugati.
Approssimazione monoelettronica: hamiltoniano Su, Shrieffer e Heeger. Interazione
elettrone-fonone e gap di Peierls. Solitoni, polaroni, bipolaroni. Correlazione elettronica:
hamiltoniano di Hubbard.
PROPRIETA’ OTTICHE LINEARI
Assorbimento ed emissione di molecole coniugate. Coefficienti di Einstein e formula di
Strickler-Berg. Singoletti e tripletti. Calcolo degli spettri ottici con il metodo “tight binding”.
Suscettivita’ elettrica degli elettroni π. Calcolo degli elementi di matrice di transizione.
Regola di Kasha. Processi non-radiativi. Tempi di vita.
Efficienza quantica di
fotoluminescenza e sua misura.
STATI ECCITATI DI CRISTALLI MOLECOLARI
Stati Eccitati in Aggregati Molecolari : classificazione degli eccitoni (Frenkel, ChargeTransfer, Wannier). Delocalizzazione e binding energy: confronto tra i materiali organici e
inorganici.
Calcolo dell’energia dell’eccitone. Splitting di Davydov.
Meccanismi di
generazione degli eccitoni. Mobilità dell’eccitone. Processi di trasferimento di energia
coerenti e incoerenti. Trasferimenti di Foerster e Dexter. Antenne fotoniche.
ELETTROLUMINESCENZA E DISPOSITIVI LED
Architettura di di un dispositivo tipo e schema dei livelli energetici Iniezione e trasporto di
carica. Creazione di eccitoni e loro ricombinazione.. Microcavità. Laser a semiconduttore
organico.
CELLE FOTOVOLTAICHE ORGANICHE
Celle foto-elettrochimiche a colorante organico (Graetzel): raccolta di luce, separazione di
carica e trasporto. Efficienza di una cella foto-elettrochimica. Celle a semiconduttori organici
e polimerici e loro architettura. Separazione di carica: donatori e accettori. Eterogiunzioni
planari e “bulk”. Efficienza. Ottimizzazione della raccolta della luce solare: processi di
“upconversion” e “downconversion”
ELETTRONICA E FOTONICA MOLECOLARE
utilizzo di strutture a scala molecolare(nm) quali interruttori, trasduttori, elementi logici,
memorie. Macromolecole, biomolecole e supermolecolee loro significato in fisica, chimica e
biologia. Molecole per fotoreazioni in biologia.
Testi consigliati:
Lucidi distribuiti dal docente, basati sui seguenti testi:
M. Pope and C.E. Swenberg Electronic processes in organic crystals II edition, Oxford
Science Publications,1999 , Parte I cap. 1
J. Andre, J. Delhalle and J-L Bredas Quantum chemistry aided design of organic polymers,
World Scientific 1991, Cap. 1 e 3
L. Salem The Molecular orbital Theory of Conjugated systems, Benjamin 1966 (Cap. 1 p. 147; Cap. 7 e 8
Modalità di esame: Orale
Due insegnamenti a scelta tra i tre:
CHIMICA FISICA DELLO STATO SOLIDO E DELLE SUPERFICI - 6 cfu-II sem
S. Binetti
Tel. 02/64485177
Obiettivi:
Il corso si pone l’obiettivo di approfondire e consolidare concetti di base della chimica-fisica
dei solidi e delle loro superfici con problematiche applicative nelle scienza e tecnologia dei
semiconduttori.
Programma:
DIFETTI NEI MATERIALI
Difetti di punto e difetti estesi: loro interazioni nei sistemi reali. Dinamica dei difetti di
punto: aspetti energetici e meccanismi di diffusione.
SUPERFICI
Superfici ideali e reali. Rilassamento e ricostruzione di superfici ideali e reali. Difetti di
superficie. Fenomeni di adsorbimento: fisisorbimento e chemisorbimento: isoterme di
adsorbimento (isoterme di Languimir e di BET).
Principali metodi sperimentali di analisi dei materiali (microscopia elettronica) e delle superfici
(Tecniche XPS, AUGER, SIMS).
TECNICHE DI CRESCITA DI MATERIALI BULK E DI DEPOSIZIONE DI FILM SOTTILI
Tecniche di crescita di materiali massivi (monocristallini e policristallini),
relazione tra
difettualità e condizioni di crescita; Processi di nucleazione omogenea ed eterogenea :
richiami; Processi di crescita epitassiali:generalità ; Tecniche di deposizione di film sottili
(deposizione per evaporazione, processi di sputtering, crescite per Chemical Vapor Deposition,
Epitassia da fasci molecolari).
POST-TRATTAMENTO DI MATERIALI Impiantazione ionica: principi e applicazioni; Principi di
tecniche litografiche.
Libri di testo:
D. Narducci “ Appunti di chimica dei semiconduttori
P. Atkins, J. De Paula, "Chimica Fisica", Zanichelli, Bologna 2004 (alcuni capitoli)
Appunti forniti dal docente
Articoli scientifici
CHIMICA DEI MATERIALI INORGANICI – 6 cfu – I sem
M.Moret
Tel. 02/6448.5218
Obiettivi:
Il corso si propone di approfondire la conoscenza dei metodi di sintesi e trasformazione delle
principali classi di materiali inorganici o ibridi organici-inorganici, con particolare attenzione
agli aspetti riguardanti la selezione dei precursori e lo sviluppo delle corrette condizioni di
processo per ottenere materiali con composizione, proprietà chimico-fisiche e struttura
determinate.
Programma:
Sintesi di materiali: cristallo singolo, polveri policristalline, film sottili e film spessi, fibre,
materiali amorfi e porosi.
Sintesi allo stato solido: metodo ceramico (reazioni di combinazione diretta, soluzioni
solide), riduzione carbotermica, sintesi per combustione, sinterizzazione, reazioni solido-gas
(reazioni di evaporazione, di decomposizione, di ossidazione). Reazioni di intercalazione.
Sintesi da fuso e da soluzione: metodo Verneuil, metodo Czochralski, metodo Floating zone,
metodo Skull melting, metodo Bridgman, metodo a scambio di calore. Metodo sol-gel.
Sintesi in microemulsione. Processi idrotermali e solvo termali. Precipitazione. Epitassia da
fase liquida
Sintesi da fase gas: Chemical Vapor Transport - CVT, Chemical Vapor Deposition - CVD,
processi aereosol, Physical Vapor Deposition –PVD (sputtering, evaporazione termica in
vuoto, impiantazione ionica, epitassia da fascio molecolare)
Polimeri Inorganici:
polisilossani, polisilani, policarbosilani. Polisequiossani (POSS).
Polifosfazeni, poliossotiazeni, polimeri contenenti fosforo, zolfo, metalli di transizione
Polimeri preceramici per BN.
Materiali porosi: materiali micro, meso e macroporosi. Materiali a porosità ordinata.
Materiali micro e nano porosi da soft building blocks. Materiali porosi ibridi organicoinorganici. Metal organic frameworks (MOFs)
Materiali inorganici a bassa dimensionalità: Materiali 1D e 2D. Composti a catena. Nano fili,
nano tubi e nanorod. Nano tubi di carbonio e strutture correlate. Grafene. Composti
lamellari
Composti di intercalazione: dicalcogenuri metallici. Ossoalogenuri metallici. Ossidi di metalli
di transizione. Ossidi AMO2. Materiali per batterie.
Materiali compositi: compositi rinforzati con fibre e con particelle. Nanocompositi ceramici.
Compositi polimero/particelle inorganiche. Nano compositi ibridi organico-inorganici
Testi consigliati e di consultazione:
Synthesis of Inorganic Materials, U.Schubert, N. Hüsing, Wiley-VCH, 2005
Chemical Approach to Nanomaterials, G.A. Ozin and A.C. Arsenault, RCS Publishing, 2006
Hybrid Materials: Synthesis, Characterization,applications, G. Kickelbick Ed., Wiley-VCH,
2007
Functional Hybrid Materials, P. Gomez-Romero, C.Sanchez, Ed., Wiley-VCH, 2004
Nanocomposite Science and technology, P.M.Ajayan, L.S.Schadler, P.V.Braun, Wiley-VCH,
2003 Solid State Chemistry. Compounds, Eds. A.K.Cheetham, P.Day, Oxford Science
Publications, 1992
The Inorganic Chemistry of Materials, P.J. van der Put, Plenum Press, 1998
Inorganic materials, Eds. D.W.Bruce, D.O’Hare, J.Wiley & Sons, 1992
Inorganic Chemistry, G.L.Miessler, D.A.Tarr, Prentice Hall
Modalità d’esame: esame orale.
CHIMICA DEI MATERIALI MOLECOLARI – 6 cfu- II sem
L. Beverina
Tel. 02/6448.5109
Sintesi del programma: I materiali molecolari stanno attraversando una fase di rapidissimo
sviluppo sia scientifico sia tecnologico. Obiettivo di questo corso è di fornire allo studente
una approfondita conoscenza della chimica di questi materiali, con particolare riferimento al
loro utilizzo in dispositivi per fotonica, optoelettronica ed elettronica su scala molecolare.
Programma:
INTRODUZIONE ALLE FORZE INTERMOLECOLARI E AI SOLIDI MOLECOLARI
Interazioni deboli in materiali organici (interazioni dipolo-dipolo, ione-dipolo, legame a
idrogeno, legame ad alogeno, legame coordinativo, interazioni forze di Van Der Walls)
Esempi di materiali molecolari in soluzione: sistemi host-guest (coronandi, criptandi,
podandi), calixareni, rotaxani e catenani.
MATERIALI PER OTTICA NON LINEARE
Origine della Risposta ottica nonlineare in materiali organici molecolari.
Materiali per elettroottica. Sistemi Push-Pull e modello della Bond Lenght Alternation.
Polimeri polati, vetri sol-gel. Multistrati auto assemblati.
Strategie di design strutturale e relazioni struttura-proprietà (modelli BLA e MIX). Materiali
molecolari quadrupolari e ramificati. Materiali riconducibili a strutture cianiniche.
Applicazioni dell’assorbimento a due fotoni (limitatori ottici, foto polimerizzazione 3D,
imaging e bioimaging, up-convertion lasing)
MATERIALI PER DISPLAY E ILLUMINAZIONE
Materiali emettitori di luce per OLED
Principi di funzionamento e tipologie di dispositivi. Materiali molecolari. Materiali polimerici.
MATERIALI ELETTROCROMICI.
Principi di funzionamento. Criteri di design di materiali elettrocromici polimerici e molecolari.
Celle fotovoltaiche organiche ed ibride.
Materiali per celle fotovoltaiche. Geometria ad heterojunction. Geometria a bulk
heterojunction. Celle dye Sensitized e celle elettrochimiche (di Grätzel)
SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI SOLIDI ORGANICI SEMICONDUTTORI
Generalità sui semiconduttori organici.
Complessi a trasferimento di carica. I polimeri conduttori. Il poliacetilene. Poliparafenilene e
poliparafenilenevinilene (PPV).
Polieterocicli. Polimerizzazioni elettrochimiche e caratterizzazione di materiali organici
conduttori.
MONO E MULTI STRATI ORGANICI AUTOASSEMBLATI
Clorosilani su superfici ossidrilate, tioli su oro e funzionalizzazioni dirette di Silicio e altri
materiali semiconduttori.
Testi consigliati:
Jonathan W. Steed, David R. Turner, Karl J. Wallace, Core Concepts in Supramolecular
Chemistry and Nanochemistry, John Wiley&Son
Dispense e lucidi del docente
Modalità di esame:
Prova orale.
Un insegnamento a scelta tra i seguenti:
INTERAZIONE RADIAZIONE IONIZZANTE - MATERIA - 4 cfu-II sem
M. Martini
Tel. 02/64485166
Programma:
Sorgenti di radiazioni. Radioattività naturale e artificiale. Equilibri radioattivi.
Effetti di ionizzazione e trasferimento di energia da parte di radiazione elettromagnetica.
Interazione della radiazione direttamente ionizzante con i materiali.
Effetti delle radiazioni sui materiali. Difetti indotti dalle radiazioni negli isolanti.
Danneggiamento da radiazione. Resistenza alle radiazioni.
Rivelatori di radiazioni.
Radioluminescenza, termoluminescenza, luminescenza stimolata otticamente (OSL).
Analisi con fasci di particelle, IBA (Ion Beam Analysis)
XRF (X-Ray Fluorescence)
Cenni di dosimetria, materiali dosimetrici.
Applicazioni alla dosimetria da contaminazione nucleare e alla datazione.
Testi consigliati per la consultazione:
U. Amaldi: Fisica delle radiazioni, Boringhieri
G. Knoll: Radiation Detection and Measurement, J. Wiley and Sons
F. Agullo Lopez, C.R. Catlow and P.D. Townsend. Point Defects in Materials, J.
Wiley and Sons
Dispense del corso.
SUPERFICI ED INTERFACCE - 4 CFU-II sem
Marco Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
1. Superfici ed interfacce: concetti introduttivi
2. Preparazione di superfici ed interfacce, crescita e nucleazione
3. Morfologia e Struttura delle superfici e delle interfacce
4. Adsorbimento su superfici solide
5. Diffusione su superfici
6. Proprietà vibrazionali di superficie
7. Proprietà elettroniche di superfici ed interfacce
8. Interfacce semiconduttore/ossido; metallo/semiconduttore; eterostrutture
9. Grafene e materiali 2D
Modalità d’esame: Prova orale
Testi: Ibach, “Physics of Surfacee and Interfaces”, Springer; Note integrative dei docenti
DISPOSITIVI ELETTRONICI - 4 cfu – I sem
M. Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
1. Semiconduttori fuori equilibrio termico: Bassa iniezione.Equazione di continuità. Tempo
di vita. Lunghezza di diffusione. Ricombinazione superficiale. Processi di ricombinazione.
2. Giunzione p-n: Giunzione non polarizzata e polarizzata. Caratteristica corrente tensione in giunzioni ideali e reali. Capacità della giunzione. Breakdown. Modelli. Celle
solari. Diodi PiN.
3. Contatto metallo–semiconduttore: Diodo Schottky. Caratteristica I-V. Stati di
interfaccia. Contatti Ohmici.
4. Transitor bipolare a giunzione: Correnti. Funzionamento in modo attivo. Guadagno.
5. Metallo Ossido Semiconduttore: Struttura a bande. Capacitore MOS. Accumulazione,
svuotamento e inversione. Capacità. Effetto degli stati di interfaccia. Il MOSFET.
6. Evoluzione del MOSFET: SOI MOSFET, substrati ad alta mobilità, high-k, effetti
quantistici nel canale di inversione, correnti di perdita.
7. Dispositivi elettronici a eterogiunzione: HBT, HEMT.
8. Dispositivi elettronici basati su effetti quantistici: diodi tunnel, Tunneling-FET, dispositivi
a bassa dimensionalità, Fin-FET, transitor a singolo elettrone (SET), transistors a
siongolo atomo (SAT), Coulomb blockade, Spin blockade.
9. Dispositivi di memoria non volatile: memorie FLASH, dispositivi emergenti ed innovativi
(nanocristalli, PCM, ReRAM).
10. Dispositivi elettronici e spintronici emergenti: spin, valvole e transistor di spin, giunzioni
tunnel magnetiche.
11. Dispositivi per neuroelettronica: EOS ed EOSFET, Memeristor
12. Dispositivi a stato solido per computazione quantistica: cenni alla computazione
quantistica, qubit, spin in semiconduttori: manipolazione, entanglement, rivelazione.
Testi: R.F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, Addison Wesley; M.S. Sze, Dispositivi
a semiconduttore, Hoepli; Note integrative del docente.
Modalità d’esame: Prova orale.
CHIMICA E TECNOLOGIA DEI POLIMERI – 4 cfu –II sem
A.Comotti
Tel. 02/64485140
Il corso ha lo scopo di illustrare i processi tecnologici di preparazione e trasformazione dei
materiali polimerici.
Programma: saranno illustrati i processi tecnologici più in uso nella trasformazione dei
polimeri, nell’ottica del miglioramento delle proprietà funzionali dei materiali polimerici. Sarà
trattato
l’ottenimento di interfacce estese e nano compositi. Queste tecnologie saranno
viste a partire dall’interazione fra i componenti, i processi termici, reologici e meccanici di
trasformazione. Parte integrante del corso è costituita da seminari di rappresentanti
dell’industria e da visite a laboratori di ricerca ed impianti di trasformazione di materiali
polimerici (film per alimenti, fibre di carbonio, polimeri biodegradabili e polimeri per
l’edilizia). Gli studenti avranno l’opzione di approfondire una tematica di loro interesse, che
diventerà parte integrante dell’esame.
Testi adottati:
AIM, Fondamenti di Scienza dei Polimeri, Pacini Editore, Pisa (a cura di M. Guaita et al.).
Dispense.
Modalità dell’esame: prova orale
SINTESI E TECNICHE SPECIALI DEI MATERIALI ORGANICI – 4 cfu – I sem
A. Papagni
Tel. 02/64485234
Il Corso si propone di fornire complementi di sintesi e di caratterizzazione dei composti organici
e organometallici quali intermedi o reattivi coinvolti nella preparazione dei materiali a base
organica. Particolare cura verrà data alla definizione delle norme di buona sperimentazione
relativa al trattamento e alla sicurezza delle sostanza organiche e organometalliche.
Programma:
Nel dettaglio si tratteranno di complementi di sintesi organica indirizzata alla preparazione di
strutture molecolari con proprietà ottiche non lineari del secondo ordine. In particolare verrà
esaminata la sintesi di strutture molecolari di tipo “Push-Pull” contenenti spaziatori insaturi a
base polienica, poliininca, oligoarilica o etreroarilica e misti arilica e/o eteroarilica-enica e/o
inica recanti agli estremi gruppi elettronaccettori ed elettrondonatori sia di natura organica
che organometallica. Parte del corso tratterà anche della sintesi di strutture molecolari con
proprietà ottiche non lineari del III ordine e di materiali con proprietà semiconduttrici o
impiegati in dispositivi elettrolumicnescenti. In particolare si prenderanno in considerazione
strutture poliinsature coniugate del tipo: polieni, poliareni, polieteroarenie polivinilfenileni.
Sussidi didattici consigliati :
Articoli ed appunti delle lezioni del docente.
MATERIALI E DISPOSITIVI PER L’ENERGIA - 4 cfu –I sem
S. Binetti
Tel. 0264485177
Programma:
Fonti di energia e fonti rinnovabili: uno sguardo d’insieme.
e-mail:[email protected]
Effetto fotovoltaico
Dispositivi fotovoltaici: funzionamento e parametri fotovoltaici, limiti teorici della conversione
fotovoltaica
Tecniche di misure e relativa metodologia di analisi di dispositivi fotovoltaici (curve I/V sotto
illuminazione; risposte spettrali)
Classi di materiali e dispositivi fotovoltaici:
- Celle solari a silicio mono- e multi cristallino (processi di crescita e di realizzazione del
dispositivo)
- Celle solari inorganiche a film sottile (silicio amorfo, CdTe , CIGS e CZTS ): metodi di
Deposizione, proprietà dei materiali assorbitori , prestazioni dei dispositivi
- Celle solari organiche e ibride a film sottile (dye-sensitized solar cells e celle organico
polimeriche, celle a perovskiti)
- Celle solari ad alta efficienza: celle a multi giunzione e sistemi a
concentrazione
-Celle solari di concezione avanzata (quantum dots, intermediate band, processi di
light harvesting)
Testo consigliato : “ Handbook of Photovoltaic Science and Engineering”
a cura di Antonio Luque,Steven Hegedus, 2nd edition 2011 John and Wiley & Sons;
N. Armaroli, V. Balzani “Energy for a Sustainable World”, Wiley-VCH 2011.
K. Kalyanasundaram “Dye-Sensitized Solar Cells”, EPFL Press- CRC Press, 2010
Articoli scientifici distribuiti dal docente
SCIENZA DEI METALLI - 4 cfu-I sem
G.Angella
Il corso si propone di trattare alcuni degli argomenti di base riguardanti le proprietà dei
metalli e delle leghe metalliche. Partendo dalla microstruttura del materiale, saranno
indagate le proprietà che hanno origine dalle varie trasformazioni di fase allo stato solido.
Programma:
Assetto atomico cristallino e difetti nei metalli
La diffusione
Solidificazione
Trasformazioni allo stato solido con diffusione
La trasformazione martensitica senza diffusione
Esempi d’interesse commerciale: leghe Al, sistema Fe-C, leghe per elevate temperature
Caratterizzazione meccanica dei materiali
Proprietà elastiche
Deformazioni plastiche
Meccanismi di rinforzo dei materiali
Cenni sui principali processi industriali di lavorazione plastica
Modalità d’esame: prova orale.
Testi di riferimento: D.A. Porter, K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals and
Alloys, Charpman & Hall, 1992
TERMODINAMICA STATISTICA DEI MATERIALI - 4 cfu - I sem
F. Montalenti
e-mail [email protected]
Tel. 0264485226
Obiettivi:
Fornire agli studenti gli strumenti di base necessari alla comprensione di codici scientifici
complessi o alla scrittura completa di semplici codici di simulazione, nell’ambito della Fisica
dello Stato Solido.
Programma:
Medie d’ensemble e medie temporali;
Temperatura e temperatura cinetica;
Approssimazione adiabatica, ed equazioni del moto per i nuclei;
Potenziali semiclassici;
Ripasso di programmazione scientifica;
Configurazioni di equilibrio: Metodo di Monte Carlo
Scrittura di un programma basato sull’algoritmo di Metropolis e sua applicazione a un
problema di Fisica dello Stato Solido
Dinamica molecolare classica: algoritmo di Verlet
Modalità d’esame: Orale, con presentazione di una relazione (in forma di presentazione a
slides in stile conferenza) su un’esercitazione tenuta durante il corso.
Testi di riferimento: D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulations (Academic
Press). Slides del docente.
II ANNO
NANOTECNOLOGIE – 6 cfu
S.Brovelli
Tel. 02/64485027
L’argomento di questo Corso sono le Nanotecnologie come scienza multidisciplinare, che si è
recentemente sviluppata a partire dai diversi contributi della fisica, della chimica
dell’ingegneria e della biologia. Si sono quindi privilegiati gli aspetti concettuali, di sintesi e di
manipolazione trasversali a diversi materiali, sottintendendo che la caratteristica del controllo a
scala nanometrica accomuna tutte le procedure nanotecnologiche. Non saranno analizzate
sistematicamente nanostrutture particolari, o per specifiche applicazioni, perché molte di
queste sono trattate all’interno degli insegnamenti dedicati alle diverse classi di materiali, ma
un cfu di esercitazioni completa con maggior dettaglio preparativo alcuni esempi notevoli.
L’indicazione di diverse fonti bibliografiche per approfondimento, in aggiunta ad un paio di testi
principali (spesso troppo sintetici, disuniformi o superficiali) è purtroppo una necessità
ineluttabile, dovuta al fatto che le Nanotecnologie rappresentano una scienza giovane,
tutt’altro che consolidata. Allo studente si lascia quindi il compito di approfondire a piacimento
quelle tematiche, che possono essere più interessanti per la propria formazione o per il proprio
lavoro di Tesi. Il corso non richiede particolari conoscenze chimiche, perché quanto necessario
sarà fornito consistentemente.
Testi di principale riferimento:
1) Nanoscale Science and Technology, R.Kelsal, I.Hamley, M.Geoghegan. John Wiley and
Sons, Chichester, 2005. (Avanzato)
2) Introduction to Nanotechnology, C.P.Poole Jr, F.J. Owens. John Wiley and Sons,
Hoboken NJ, 2003 (Introduttivo)
Modalità di esame:
Prova orale.
Programma:
INTRODUZIONE ALLE NANOTECNOLOGIE ED ELEMENTI DI NANOSCIENZA: 3 CREDITI
- Introduzione al concetto di Nanotecnologia. La visione di Feyneman, la visione di
Drexler; un po’ di zoologia: nanoparticelle, materiali nanostrutturati e nanoporosi,
nanodispositivi e molecular electronics, nanomotori e nanosensori. Reff. (1) §1.1; (3)
§1; (5) §7.
- Effetti della ridotta dimensionalità sulle proprietà di stato fondamentale: cenni di
stabilità strutturale di wires e clusters; nuovo significato delle variabili termodinamiche;
-
-
-
proprietà reologiche e meccaniche determinate dal rapporto superficie/volume; dalla
microfluidica alla nanofluidica., Ref. (2) §4; articoli di magazine.
Effetti della ridotta dimensionalità sulle proprietà di stato eccitato: generalità sul
confinamento elettronico e fononico ed effetti sulle proprietà ottiche; principi del
trasporto mesoscopico e dei fenomeni di tunneling con effetti sulle proprietà di
trasporto elettrico e termico. Reff. (4) §18; (6) §11
Generalità sui metodi di fabbricazione, in relazione alle tipologie dei materiali e alla
morfologia dei prodotti. Ref. (1) §1.4
Richiami sulle tecniche di analisi, con enfasi sulle tecniche di microscopia a risoluzione
nanometrica: AFM e STM, TEM e SEM. Dip pen nanolithography e tecniche di nano
posizionamento basato su strumenti a scansione di sonda. Reff. (1) §2.2-2.5; (2) §3;
(4) §18
Principali settori industriali di applicazione, con alcuni esempi, e cenni sui rischi
ambientali e di salute. Ref. (3) §2.
Testi ausiliari:
(3) Nanotechnology Applications and Markets, L. Gasman. Artech House, Boston, 2006;
(4) Introduzione alla Fisica dello Stato Solido, C.Kittel. Editrice Ambrosiana, Milano, 2008;
Altre fonti:
(5) Feyneman and Computation, A.J.G. Hey Editor. Perseus Books, Reading, Mass., 1999;
(6) Nanomaterials from Research to Applications, H. Hosono et al. Editors. Elsevier, Oxford,
2006.
NANOSTRUTTURE INORGANICHE PER ICT E SENSORISTICA: 2 CREDITI
- Elementi di deposizione ed etching selettivi: processi di litografia a livello micrometrico.
Nanolitografie per electron beam e per focussed ion beam; softprinting.
- Crescita di nanostrutture epitassiali autoassemblate: etroepitassia con misfit reticolare,
droplet epitaxy e quantum wires da catalizzatore metallico.
- Arrays di nanostrutture: ordinamento spontaneo bidimensionale tridimensionale da
interazione elastica, ordinamento da patterning del substrato. Precipitati epitassiali in
matrice solida: dots e platlets.
- Confinamento e band offset in strutture bidimensionali, mono-dimensionali e zerodimensionali. Superreticoli.
- Processi di trasporto elettrico in nanostrutture: tunneling, trasporto balistico, Coulomb
blockade.
- Processi optoelettronici e caratterizzazione ottica di nanostrutture.
- Processi magnetici, cenni di spintronica e magnetotrasporto in nanostrutture.
- Nanowires di semiconduttori.
- Nanoparticelle a base carbonio: grafene, fullereni e CNT
Ref. (1) §3; §4; (2) §9; §10.1
Altre fonti:
Low-dimensional semiconductor structures, K. Barnham and D. Vveddesky Eds., Cambridge
University Press, Cambridge 2001.
Nanophysics and Nanotechnology, E.W. Wolf. Johm Wiley and Sons, Weinheim 2006, second
edition.
ESERCITAZIONI: 1 CREDITO
PREPARAZIONE DI NANOPARTICELLE INORGANICHE E LORO DISPERSIONE
- Sintesi di nanoparticelle inorganiche (ossidi, metalli). Sintesi per combustione di
precursori (fumed silica, carbon black, titania,…). Sintesi per via sol-gel di ossidi
inorganici, utilizzo di microemulsioni, metodi idrotermali e solvotermali.
-
Sintesi di graphene, fullereni e CNT: laser ablation, scarica d’arco, e chemical vapor deposition.
Purificazione.
-
Sintesi di quantum –dots e particelle core-shell di semiconduttori con metodi colloidali
e loro funzionalizzazione superficiale (place Exchange reactions).
Tecniche di preparazione meccanica di materiali nanostrutturati: ball milling, mechanical
alloying, mechanofusion.
Dispersione e stabilizzazione di nanopolveri in matrice polimerica: disgregazione degli
aggregati, funzionalizzazione delle nanoparticelle, dispersione nel momonero e
successiva polimerizzazione, dispersione nel fuso polimerico o in soluzione polimerica.
-
Ref. (1) §5; § 6.1, 6.3; (2) §4-6; §10.2
Altre fonti:
Nanoparticle Technology Handbook, M.Hosokawa et al Eds. Elsevier, Oxford 2007.
NANOSTRUTTURE ORGANICHE, BIO-ISPIRATE E BIOLOGICHE
- Materiali molecolari autoassemblati. Principi alla base dei fenomeni di autoassemblaggio
di materiali organici e ibridi organico-inorganico. Natura e ruolo delle interazioni non
covalenti.
- Esempi di film nanostrutturati funzionali. Nanodielettrici auto assemblati, superfici fotoed elettro-responsive, macchine ed interruttori molecolari ancorati su superficie.
- Film mesoporosi nanostrutturati. Tecniche di sintesi e caratterizzazione di materiali
nano e mesoporosi basate su auto-organizzazione dei precursori (sintesi template).
- Applicazioni dei Copolimeri a blocchi in nanotecnologie: sintesi di nano particelle
polimeriche (polimersomi) e di film nanoporosi orientati e ordinati.
- Dendrimeri, membrane, vescicole, liposomi, copolimeri a blocchi e nano strutture ibride
in nano medicina: approcci nanotecnologici all’imaging selettivo e drug delivery
- Nanofabbricazione basata su auto assemblaggio programmato di DNA denaturato (DNA
nanofabrication)
Ref. (1) §7-9; (2) §11-13
Altre fonti:
Nanochemistry, G.A Ozin and A.C. Arsenault. Royal Society of Chemistry Publishing,
Cambridge 2006. paragrafi 1,2,3,4, 10.
ESITI OCCUPAZIONALI E COMPETENZE RICHIESTE – 1 cfu
L’acquisizione di questo cfu avviene a seguito della frequenza di seminari e incontri con
esponenti del mondo del lavoro, delle professioni e degli ordini su vari temi quali, ad esempio,
le competenze richieste nei diversi ambienti di lavoro, i principi di diritto del lavoro, la
comunicazione in differenti contesti organizzativi e di lavoro.

Guida al Corso di Laurea - Dipartimento di Scienza dei Materiali

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