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CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO - BICOCCA
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
CORSI DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI
(D.M. 270/2004)
LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI
e
LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZA DEI MATERIALI
Anno Accademico 2008 - 2009
2
INDICE
Informazioni Generali: Sede, Segreteria e Strutture di coordinamento
dei Corsi di Laurea in Scienza dei Materiali
.
pag.
3
Informazioni generali
pag.
6
Regolamento Didattico del Corso di Laurea
pag.
8
Piano degli Studi del Corso di Laurea
pag.
15
Prova finale: Regolamento
pag.
17
Programma degli insegnamenti del Corso di Laurea
pag.
18
Regolamento Didattico Corso di Laurea Magistrale
pag.
41
Piano degli Studi del Corso di Laurea Magistrale
pag.
46
Programma degli insegnamenti del Corso di Laurea Magistrale
pag.
48
Proposta di argomenti per la prova finale e per tesi di laurea
da svolgersi presso il Dipartimento di Scienza dei materiali
pag.
64
Indice alfabetico degli insegnamenti del Corso di Laurea
pag.
76
Indice alfabetico degli insegnamenti del Corso di Laurea Magistrale
pag.
77
Appendice: I corsi di laurea delineati secondo i descrittori europei
pag.
78
Parte A: Laurea in Scienza dei materiali
Parte B: Laurea Magistrale in Scienza dei materiali
Parte C: Scelta dei temi per la PROVA FINALE (Laurea) e
per la TESI (Laurea Magistrale)
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SEDE
La sede dei corsi di laurea in Scienza dei Materiali è situata in:
Via Cozzi 53
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
Telefono: 02 6448 5102, 5170, 5158
Fax:
02 6448 5400
e-mail:
[email protected]
sito web: http:// www.mater.unimib.it/cdl
AVVERTENZE
I dati riportati in questa edizione sono aggiornati a Luglio 2008. Eventuali variazioni successive
a quanto riportato verranno comunicate con avvisi affissi nelle bacheche della Segreteria
Didattica, al piano terra del Dipartimento di Scienza dei Materiali, Ed. U5.
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CONSIGLIO DI COORDINAMENTO DIDATTICO IN SCIENZA DEI MATERIALI
CONSIGLIO DI PRESIDENZA DEL CCD
Presidente:
Nice Terzi - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 53 - Milano
Tel. 0264485222
e-mail: [email protected]
Referente per il cdl in Scienze e tecnologie orafe:
Alberto Paleari - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 53 - Milano
Tel. 0264485164
Referente per il cdl in Ottica e optometria:
Antonio Papagni - Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 53 - Milano
Tel. 0264485234
e-mail:[email protected]
SEGRETERIA DIDATTICA DEL CCD
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Via Cozzi 53 - Milano
Tel. 0264485102, 5170, 5158
Orario Segreteria:
Dal Lunedì al Venerdì: 9.30 - 11.30 e 14.30-15.30
Informazioni didattiche, orario delle lezioni, domande entrata in tesi, piani di studio, varie.
RAPPRESENTANTI DEGLI STUDENTI NEL CCD
Brivio Federico, Boioli Francesca, Callari Manuela, Capano Gloria, Dossena Serena, Gregori
Alberto, Guerriero Erica, Marini Nicola, Montefiori Anna, Sosso Gabriele Cesare, Turrisi
Riccardo, Vettigli Marco,
COMMISSIONE LABORATORI
Scienza dei Materiali:
Francesco Meinardi
tel. 0264485181
Ottica e optometria:
Antonio Papagni
tel. 0264485234
Scienze e tecnologie orafe:
Alberto Paleari
tel. 0264485164
COMMISSIONE ORARI
Emiliano Bonera
tel. 0264485033
Antonio Papagni
tel. 0264485234
Alberto Paleari
tel. 0264485164
COMMISSIONE PIANI DI STUDIO E TRASFERIMENTI
Marco Bernasconi
tel. 0264485231
Riccardo Ruffo
tel. 0264485153
Antonio Papagni
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tel. 0264485234
Alberto Paleari
tel. 0264485164
COMMISSIONE ACCESSO ALLA LAUREA MAGISTRALE
Nice Terzi
tel. 0264485222
Marco Bernasconi
tel. 0264485231
Dario Narducci
tel. 0264485137
Riccardo Ruffo
tel. 0264485153
COMMISSIONE TESI DI LAUREA
Presidente:
Adele Sassella
tel. 0264485160
e-mail:
e-mail:
e-mail:
e-mail:
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
e-mail: adele.sassella@ unimib.it
COMMISSIONE TIROCINI
Angiolina Comotti
Emanuela Sibilia
tel. 0264485140
tel. 0264485165
Antonio Papagni
tel. 0264485234
Alberto Paleari
tel. 0264485164
COMMISSIONE ESITI LAVORATIVI
Nice Terzi
Piero Sozzani
tel. 0264485222
tel. 0264485124
Antonio Papagni
tel. 0264485234
Alberto Paleari
tel. 0264485164
COMMISSIONE ORIENTAMENTO
Presidente:
Simona Binetti
tel. 0264485177
COMMISSIONE ERASMUS
Piero Sozzani
Francesco Montalenti
Dimitri Batani
Silvia Tavazzi
tel. 0264485124
tel. 0264485226
tel. 0264482313
tel. 0264485012
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CORSO DI LAUREA IN
SCIENZA DEI MATERIALI
INIZIO DELLE ATTIVITÀ DIDATTICHE
L’Anno Accademico 2008/2009 ha inizio il giorno 1 Ottobre 2008.
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 53, Milano e all’indirizzo
http://www.mater.unimib.it/cdl/.
NORME RELATIVE ALL’ACCESSO
Gli studenti che intendono immatricolarsi al Corso di Laurea in Scienza dei Materiali
devono sostenere, ai sensi dell'art. 6 del D.M. 270/04, una prova di verifica dell’adeguatezza
della propria preparazione iniziale. A tal fine saranno effettuati test d’ingresso, comuni a tutta
la Facoltà di Scienze MFN, a cui sarà indispensabile partecipare per potersi iscrivere al I anno
di questo Corso di Laurea.
Per le informazioni relative alle date in cui si svolgeranno le prove e alle eventuali attività
formative aggiuntive da seguire, si consultino le pagine dell’Ateneo, link Immatricolazione al
corso
di
laurea
in
Scienza
dei
Materiali,
della
facoltà
di
Scienze
MFN
http://www.scienze.unimib.it/ e quella del sito del corso di Laurea in Scienza dei materiali
www.mater.unimib.it/cdl.
ATTIVITÀ DI ORIENTAMENTO IN ITINERE: TUTOR
Il CCD di Scienza dei Materiali organizza, accanto alle attività istituzionali, una serie di
incontri tra gli immatricolati e alcuni studenti senior (denominati TUTOR), che affiancano i
docenti ufficiali in attività di orientamento specifico disciplinare. Gli insegnamenti con questa
specifica attività di tutoraggio, inserita in apposito orario, sono di norma:
Scienza dei Materiali
Matematica I; Matematica II; Fisica I; Fisica II; Chimica generale inorganica; Chimica
organica.
Ottica e Optometria
Istituzioni di matematica II, Fisica I, Chimica
Scienze e tecnologie orafe
Matematica I, Chimica generale inorganica.
ISCRIZIONE
AI
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LABORATORI
Per essere ammessi a frequentare i laboratori, gli studenti devono iscriversi all’inizio del
semestre pertinente seguendo le disposizioni fornite dai docenti negli avvisi esposti nella
bacheca della Segreteria Didattica.
ESAMI DI PROFITTO:
APPELLI E ISCRIZIONE
Le date degli appelli d’esame di tutti gli insegnamenti sono pubblicate semestralmente sul
SIFA on-line (via web su www.unimib.it area Studenti, SIFA 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 SIFA per quell’appello.
Le date degli appelli d'esame sono stabilite semestralmente dai docenti e comunicate alla
segreteria didattica per la loro inserzione sul SIFA on-line 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
Oltre alle attività di orientamento sopra descritte, il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali
organizza in corso d’anno incontri con gli studenti dell'ultimo anno delle medie superiori che
desiderano ricevere informazioni sulla Scienza dei Materiali e sull'offerta didattica dell'Ateneo in
questo settore.
Informazioni dettagliate sono reperibili sul sito internet http://www.mater.unimib.it/CdL o
all'indirizzo e-mail: [email protected] .
I docenti dei Corsi di laurea in Scienza dei materiali sono inoltre disponibili ad effettuare
visite e presentazioni presso le scuole medie superiori.
Per ulteriori informazioni contattare il Presidente della commissione orientamento, Simona
Binetti, allo 0264485177, e-mail [email protected] .
Gli incontri verranno adeguatamente pubblicizzati con avvisi esposti nelle bacheche
della segreteria didattica e sul sito internet della Facoltà http://www.scienze.unimib.it.
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Università degli Studi di Milano-Bicocca
Facoltà di Scienze MFN
Corso di laurea in Scienza dei materiali, Classe L-27
Materials Science
REGOLAMENTO DIDATTICO – ANNO ACCADEMICO 2008/2009
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 ed è articolato su un
percorso formativo che prevede 20 esami.
Il corso di studio verrà attivato gradualmente nei prossimi tre anni accademici. Nell’a.a.
2008/2009 verrà attivato il primo anno di corso e nei due anni a.a. successivi prima il secondo
e quindi il terzo anno.
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 il paragrafo Sbocchi occupazionali e professionali).
Obiettivi formativi specifici e descrizione del percorso formativo
Il Corso triennale di Laurea in Scienza dei Materiali ha l’obiettivo di assicurare allo
studente frequentante l’acquisizione di conoscenze di base sulle proprietà chimiche e fisiche dei
materiali, di capacità sperimentali per la loro caratterizzazione, di competenze tecnicoprofessionali per il loro utilizzo a scopo applicativo. Il piano degli insegnamenti propone di
sviluppare:
•
•
•
•
•
un’approfondita conoscenza di base della chimica e della fisica nei loro aspetti
sperimentali e teorici;
la comprensione e l’utilizzo della appropriata matematica e una adeguata conoscenza di
strumenti informatici per la gestione di dati e risultati;
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 un percorso generale indirizzato ad una formazione
di base aperta a successivi approfondimenti ed un percorso applicativo maggiormente
orientato verso un inserimento lavorativo immediato.
Nel concreto, il processo formativo prevede le attività qui sotto specificate:
•
•
•
Frequenza obbligatoria a numerosi corsi di laboratorio, di norma uno per ciascuno dei
sei
semestri
nei
quali
si
svolge
il
corso
di
laurea;
Insegnamenti di base di Chimica e Fisica - in quantità bilanciata e affiancati da
insegnamenti di Matematica – particolarmente rivolti alla risoluzione dei problemi;
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. Gli insegnamenti sono affidati ad un nutrito corpo docente composto da
studiosi di estrazione diversa, quali chimici, fisici e scienziati dei materiali, che da tempo
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collaborano su questo progetto didattico e svolgono ricerca in Scienza dei materiali,
spesso anche in comune.
Per il percorso applicativo sono inoltre previsti insegnamenti specifici di Tecnologia dei
Materiali che prevedono periodi di tirocinio presso aziende operanti nel settore dei materiali.
Per ambedue i percorsi è stato previsto un programma, condiviso da tutta la Facoltà di
Scienze MFN, di introduzione al mondo del lavoro e consistente
in vari incontri con
rappresentanti del mondo delle professioni e delle industrie, per un numero di ore pari a 1
credito.
Profili professionali e sbocchi occupazionali
Il Corso di Laurea in Scienza dei Materiali, fornendo sia solide basi scientifiche di base
sia conoscenze riguardo a processi e tecnologie innovativi, intende formare dei 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 possiedono, a seconda del percorso seguito, due profili, uno maggiormente formativo
di base e uno maggiormente tecnico-professionalizzante. Gli studenti di ambedue i profili
possono comunque decidere se proseguire negli studi o se rivolgersi subito al mercato del
lavoro.
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 possedere una laurea magistrale è condizione necessaria per accedere all'ultimo livello
formativo universitario, quello del dottorato di ricerca o, per un'ulteriore professionalizzazione,
ad un Master di II livello.
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, in Enti pubblici e in aziende produttrici per il
settore dei materiali. In particolare, il laureato triennale si trova ben collocato nell’area di
sviluppo dei prodotti di aziende anche piccole, in svariati settori merceologici, quali il settore
dei materiali per l’edilizia e dei compositi strutturali, dei trasporti, di vernici e pittura, elettricità
ed elettronica, vetri, trasformazione dei polimeri e compounding, componentistica e
strumentazione scientifica.
Ruoli professionali
Il laureato in Scienza dei Materiali trova impiego nel settore industriale o 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 in 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
permette infatti di gestire problemi complessi e competenze tecniche, caratteristica che
permette di interfacciarsi meglio con fornitori e clienti.
Organizzazione del Corso di laurea in Scienza dei materiali
II Corso di Laurea è articolato in attività formative di base, in attività formative
specifiche, caratterizzanti la Scienza dei materiali, in attività integrative e affini delle
precedenti e in attività di contesto per un totale di 180 crediti distribuiti in tre anni (di norma
60 crediti per anno). Nel corso del primo anno sono previste attività formative obbligatorie su
discipline chimiche, fisiche e matematiche di base e caratterizzanti, comprendenti
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insegnamenti frontali e attività di laboratorio e un modulo di laboratorio per semestre; è
prevista anche una prova di verifica della conoscenza di una lingua straniera (vedi in seguito il
punto specifico). Nei due anni successivi, le stesse discipline vengono approfondite, sono
previste sistematiche attività di laboratorio (un modulo per semestre) di contenuto via via più
avanzato e nel contempo vengono svolti insegnamenti su fenomenologia e 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 (seguendo il
cosiddetto percorso metodologico) o se acquisire competenze tecnologiche professionalizzanti
(seguendo il cosiddetto percorso professionalizzante). Le attività che differenziano i due
percorsi assommano a 16 crediti complessivi e sono collocate all'interno del terzo anno.
Percorsi
Nel percorso metodologico, lo studente deve destinare i 16 crediti per seguire i corsi di
Chimica dei materiali organici e polimerici e Complementi di struttura della materia, che
contengono complementi e approfondimenti rispetto alle conoscenze acquisite in precedenza.
Nel percorso professionalizzante, lo studente deve destinare i 16 crediti per seguire i Laboratori
di Tecnologia dei Materiali I e II e svolgere attività di tirocinio 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 ad un inserimento immediato
nel mondo del lavoro.
Insegnamenti a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)
Affinché il curriculum scolastico sia completo, gli studenti del corso di laurea devono
acquisire 12 crediti, sostenendo tra il secondo e il terzo anno gli esami di un commensurato
numero di insegnamenti, liberamente scelti tra tutti gli insegnamenti attivati nell’ateneo,
purché coerenti con il progetto didattico; ciò significa o 3 insegnamenti da 4 crediti, ovvero 2
insegnamenti, uno da 8 crediti e l'altro da 4 crediti, ovvero un insegnamento da 12 crediti.
Il piano degli studi è stato studiato in modo che tra il primo e il secondo anno la somma dei
crediti degli insegnamenti obbligatori ammonti a 111, invece che a 120. Resta quindi allo
studente spazio per acquisire entro il secondo anno almeno 8 cfu di insegnamenti a libera
scelta. Tra questi, il CCD consiglia vivamente di seguire al II anno, 1° semestre, Complementi
di matematica, da 4 cfu.
Lingua straniera/sbarramento
Per quanto riguarda la conoscenza della lingua straniera, il Senato Accademico del 3
luglio 2006 ha deliberato che gli studenti dei corsi delle Facoltà di Giurisprudenza, Psicologia,
Scienze della Formazione, Scienze MFN, Scienze Statistiche, Sociologia, Medicina e Chirurgia
immatricolati a partire dall'anno accademico 2006-2007, debbano acquisire i 3 crediti 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: www.didattica.unimib.it.
Tirocini formativi
Come detto sopra, lo studente del percorso professionalizzante deve destinare i 16
crediti per seguire i Laboratori di Tecnologia dei Materiali I e II e svolgere attività di tirocinio
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 tecnicoprofessionale utili ad un inserimento immediato nel mondo del lavoro. La domanda di
ammissione va presentata alla Segreteria didattica, con l’indicazione dell’argomento su cui si
svolgerà l’attività e della proposta del relatore interno e correlatore aziendale. La Commissione
Tirocini del CCD ha il compito di informare e indirizzare gli studenti del percorso
professionalizzante sulla scelta degli argomenti e sui temi disponibili (si veda anche il
paragrafo “orientamento”). Il Consiglio di Coordinamento didattico, consultata la Commissione
Tirocini, esamina e, ove nulla si opponga, accoglie la domanda. Lo studente che svolga
tirocinio aziendale deve espletare anche la procedura sul sito www.stage.unimib.it seguendo le
istruzioni presenti sul sito stesso.
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Forme didattiche
Le attività didattiche proposte dal corso di laurea sono di vario tipo: lezioni frontali,
esercitazioni, attività di laboratorio (strumentale e informatico), seminari su tematiche di
contesto, laboratorio linguistico di ateneo per l’apprendimento della lingua straniera (vedi
precedente paragrafo per informazioni), attività per la prova finale e per l’eventuale tirocinio.
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 da altre attività formative di tipo individuale. Un
cfu corrisponde a 25 ore di lavoro complessivo tra attività istituzionali e studio individuale,
diversamente suddivisi a seconda che si tratti di lezioni frontali (8 ore di lezione e 17 di studio
individuale per ogni cfu), di esercitazioni (12 ore di esercitazione e 13 di studio individuale per
ogni cfu), attività di laboratorio (16 ore di laboratorio e 9 di studio individuale per ogni cfu),
attività di tirocinio e attività per la prova finale (tempo pieno).
Modalità di verifica del profitto
Tutte le attività di cui sopra contemplano un esame finale, le cui modalità, approvate
dal Consiglio di coordinamento didattico, sono comunicate dal docente agli studenti
frequentanti all’inizio di ogni attività didattica; sono comunque descritte 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 con un modulo di laboratorio
terminano di norma con un esame orale in cui viene anche discussa una relazione scritta sulle
esperienze svolte nelle attività di laboratorio. Per il tirocinio e la prova finale vedi apposito
paragrafo. Per la verifica della partecipazione alle attività di inserimento nel mondo del lavoro
(vedi paragrafo apposito), basterà la presenza certificata ad un adeguato numero di ore, da
definirsi nel CCD.
Frequenza
La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per
tutte le altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Per essere ammessi a frequentare il modulo di Laboratorio di “Chimica dei materiali
macromolecolari con laboratorio” bisogna aver frequentato tutti i laboratori precedenti ed
avere di norma superato gli esami di: 1. Chimica generale e inorganica con Laboratorio; 2.
Matematica I; 3. Fisica I; 4. un qualunque altro insegnamento.
Per essere ammessi a frequentare il modulo di Laboratorio dell’insegnamento “Fisica dei
materiali II con laboratorio” bisogna aver frequentato tutti i laboratori precedenti ed avere di
norma superato gli esami di: 1. Laboratorio interdisciplinare; 2. Matematica I; 3. Fisica I; 4.
Chimica generale e inorganica con laboratorio; 5. un qualunque altro insegnamento.
Piani di studio
All'inizio del secondo anno lo studente deve presentare alla Segreteria Studenti il
proprio piano di studi, in cui deve anche specificare la scelta del percorso, se Percorso
metodologico o Percorso professionalizzante. Qualora tale piano degli studi coincida con quello
proposto nel presente Regolamento, esso sarà automaticamente approvato. I piani di studio
presentati al secondo anno possono essere modificato all'inizio del terzo anno.
Piani di studio individuali
Per quanto riguarda gli insegnamenti curricolari, fermi restando i percorsi individuati
dalla struttura, è data facoltà agli studenti di proporre altri piani di studio. Tali piani di studio
dovranno essere prima controllati da una apposita commissione, che verifichi la loro coerenza
con gli obiettivi del corso di laurea e con l’Ordinamento del corso di laurea, e quindi sottoposti
per l’approvazione al Consiglio di Coordinamento Didattico di Scienza dei materiali.
Propedeuticità
Per poter sostenere gli esami del secondo e del terzo anno, gli studenti devono aver
acquisito preventivamente i 3 crediti relativi alla conoscenza della Lingua Straniera.
Per iscriversi al secondo anno di corso gli studenti devono aver acquisito almeno 20 crediti.
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Per iscriversi al terzo anno di corso gli studenti devono aver acquisito ulteriori 30 crediti, per
un totale di 50 crediti complessivi.
Lo studente è tenuto a rispettare, nell'espletamento degli esami, le propedeuticità indicate
entro la tabella:
Per sostenere l’esame di:
Matematica II
Fisica II
Chimica organica
Chimica dei Materiali macromolecolari con
laboratorio
Fisica dei Materiali II con laboratorio
Bisogna aver superato l’esame di :
Matematica I
Fisica I
Chimica Generale e Inorganica con laboratorio
Chimica Generale e Inorganica con laboratorio
Laboratorio interdisciplinare
Laboratorio interdisciplinare
Attività di orientamento e tutorato
Gli studi terminano gli studi discutendo davanti ad una commissione i risultati di
un’attività personale, denominata prova finale, (vedi punto apposito poi) contenuti in una
relazione scritta, presentata nei dovuti tempi alla segreteria e da essa inviata alla
commissione. Per indirizzare gli studenti verso una scelta consona alle loro aspettative e alle
loro caratteristiche individuali, il CCD presenta nella guida dello studente un elenco molto
dettagliato di possibili temi e organizza una volta all’anno una presentazione sia degli
argomenti di ricerca entro cui tali temi si collocano sia dei laboratori o gruppi di ricerca in cui si
svolge l’attività.
Nel terzo anno il CCD 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 quali: le competenze richieste nei diversi
ambienti di lavoro; i principi di diritto del lavoro; la comunicazione in differenti contesti
organizzativi e di lavoro, ecc.
Il CCD di Scienza dei Materiali organizza, sotto l’egida della Facoltà di Scienze MFN, una serie
di incontri di studio tra immatricolati e studenti senior, iscritti nei segmenti di alta formazione
(laurea specialistica, dottorato, master) e selezionati in base ai loro curricoli scolastici; durante
tali incontri vengono svolte attività di orientamento disciplinare sotto la guida dei docenti
ufficiali. Questa specifica attività di tutoraggio è inserita nell’orario ufficiale e riguarda di norma
gli insegnamenti disciplinari di base di Chimica e di Fisica del primo anno e di Matematica del I
e II anno; la frequenza è facoltativa, anche se fortemente consigliata.
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 frequentati. Fanno eccezione alcuni insegnamenti con
almeno un modulo di laboratorio che possono svolgersi in due semestri diversi; gli esami di
questi insegnamenti possono quindi essere sostenuti solo alla fine del II semestre.
L’acquisizione dei crediti relativi ad ognuno degli insegnamenti previsti nel percorso formativo
avviene attraverso il superamento di verifiche di profitto scritte e/o orali, secondo quanto
esposto nel paragrafo Modalità di verifica del profitto. Le verifiche si terranno in periodi
specifici dell’anno (appelli d’esame) stabiliti dal Consiglio di Coordinamento Didattico. Di
norma, sono previsti almeno 7 appelli d’esame distribuiti in periodi nei quali sono sospese le
attività didattiche. In particolare nel mese di febbraio, giugno, luglio, agosto e settembre. Sono
previste sospensioni straordinarie delle attività didattiche verso la metà del I semestre (verso
fine novembre) e del II semestre (verso l’inizio di maggio) per consentire agli studenti di
sostenere esami di anni di corso precedenti a quello sta frequentando. Fatta salva la
disponibilità dei docenti, ed esclusivamente per gli insegnamenti di laboratorio ovvero per gli
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studenti iscritti al III anno o fuori corso, è possibile sostenere verifiche di profitto anche in
periodi diversi da quelli fissati.
Prova finale
Obiettivo della prova finale è di addestrare il laureando, tramite attività sperimentali o
di ricerca bibliografica, ad analizzare e padroneggiare un argomento pertinente alla scienza dei
materiali, a presentarne gli aspetti salienti in un elaborato scritto, eventualmente in lingua
inglese, ad esporlo e discuterlo pubblicamente con chiarezza, padronanza e senso critico.
La prova finale per il conseguimento del titolo di studio prevede le seguenti alternative:
a) se lo studente ha effettuato un percorso professionalizzante, la prova finale consiste nella
presentazione e discussione pubblica di una succinta relazione scritta concernente l’esperienza
portata a termine;
b) se lo studente ha seguito un percorso generale, 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 scientifica da lui raggiunta al termine del corso di laurea.
Riconoscimento CFU e modalità di trasferimento
Trasferimenti
Gli studenti attualmente iscritti fuori corso al Corso di Laurea in Scienza dei Materiali
(ex DM 509/99) presso l'Università degli Studi di Milano - Bicocca possono optare per il Corso
di Laurea in Scienza dei Materiali (ex DM 270/04) ottenendo il riconoscimento dei crediti
relativi agli esami sostenuti in base ad una apposita tabella di conversione.
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 riconoscimenti dei crediti relativi agli esami
precedentemente sostenuti, previo verifica di un'apposita Commissione, e successivo
riconoscimento da parte del CCD, della coerenza con gli obiettivi e con l’Ordinamento di questo
corso di laurea dei programmi degli esami sostenuti.
Riconoscimento crediti ai sensi dell’Art. 5 comma 7 del DM 270/2004
Le conoscenze e abilità professionali certificate individualmente ai sensi dell’Art. 5
comma 7 del DM 270/2004, possono essere riconosciute, per un massimi di 40 crediti, purché
coerenti con gli obiettivi e con l’Ordinamento di questo corso di laurea. La procedura da seguire
per il riconoscimento di queste attività è identica a quella definita dal CCD per i trasferimenti
(vedi sopra).
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 ad 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, Semiconduttori, Dielettrici, Materiali per l’ambiente ed energia,
Materiali nei 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/
14
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 sede
istituzionale di tre Corsi di dottorato (Scienza dei materiali, Nanotecnologie e Chimica, seguiti
complessivamente da un congruo numero di dottorandi) 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 relativi ai temi sopra elencati.
Una parte delle attività didattiche si svolge utilizzando competenze e attrezzature dei seguenti
laboratori di alta specializzazione presenti nell'Ateneo, presso cui si svolge ricerca scientifica in
ambiti strettamente collegati alle tematiche della Scienza dei materiali:
-
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
Laboratorio
di
di
di
di
di
di
di
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
Altre informazioni
La sede del corso di laurea è situata nel Dipartimento di Scienza dei Materiali:
via R. Cozzi 53– Ed. U5
20126 Milano
Coordinatore del Corso: prof. Nice Terzi
Altro docente di riferimento: prof. Michele Catti, Prof. Giorgio Spinolo.
Lo studente potrà ricevere ulteriori informazioni presso:
Segreteria didattica del Corso di Laurea
Sig.ra Alessandra Danese, Sig.ra Angela Erba
Telefono: 02.6448.5102, 5170
Fax:
02.6448.5400
e-mail:
[email protected]
Segreteria didattica (numero di telefono, indirizzo di posta elettronica, orario di ricevimento
degli studenti)
sito web: http:// www.mater.unimib.it/didattica.htm oppure www.unimib.it
Per le procedure e termini di scadenza di Ateneo relativamente alle immatricolazioni/iscrizioni,
trasferimenti, presentazione dei Piani di studio consultare il sito web www.unimib.it.
15
Percorso formativo
Anno I
Percorso comune
Insegnamento
CHIMICA GENERALE E INORGANICA
CON LABORATORIO
cfu Ambito formativo
12 Base Discipline Chimiche
LABORATORIO DI FISICA
8 Affini o integrative
MATEMATICA I
8
LINGUA STRANIERA
3
CHIMICA ORGANICA
8
FISICA I
8
MATEMATICA II
8
Base Discipline Matematiche,
informatiche e fisiche
Per la prova finale e la lingua
straniera (art. 10, comma 5,
lettera c)
Base Discipline Chimiche
SSD
moduli
CHIM/03 CHIMICA GENERALE E INORGANICA
FIS/01
MAT/05
LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E
INORGANICA
LABORATORIO DI FISICA – MOD. A
LABORATORIO DI FISICA – MOD. B
MATEMATICA I
Cfu/modulo semestre
8
1
4
1
4
4
1
1
8
1
3
1
CHIM/06
CHIMICA ORGANICA
8
2
FIS/01
FISICA I
8
2
MAT/05
MATEMATICA II
8
2
Anno II
Percorso comune
Insegnamento
MATEMATICA III
FISICA II
CHIMICA DEI MATERIALI
MACROMOLECOLARI CON
LABORATORIO
CHIMICA FISICA
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI
FISICA DEI MATERIALI I
LABORATORIO INTERDISCIPLINARE
STRUTTURA DELLA MATERIA I
Anno III
Percorso comune
12
4
8
Caratterizzanti Discipline
chimiche industriali e
tecnologiche
SSD
moduli
MAT/05
MATEMATICA III
4
FIS/01
FISICA II
12
1
4
1
4
2
CHIMICA FISICA
8
1
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI - MOD. A
4
2
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI - MOD. B
4
2
FIS/03
4
2
FIS/01
LABORATORIO INTERDISCIPLINARE I
4
2
CHIM/06
LABORATORIO INTERDISCIPLINARE II
4
2
FIS/03
4
2
CHIM/04
Caratterizzanti
Discipline chimiche inorganiche
CHIM/02
8 e chimico-fisiche
8 chimiche inorganiche e
chimico-fisiche
4
8 Caratterizzanti Discipline
chimiche organiche e
biochimiche
4
CHIMICA DEI MATERIALI
MACROMOLECOLARI
LABORATORIO DI CHIMICA DEI MATERIALI
MACROMOLECOLARI
Cfu/modulo semestre
CHIM/02
16
Insegnamento
CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI
FISICA DEI MATERIALI II CON
LABORATORIO
SSD
moduli
8 Caratterizzanti Discipline chimiche CHIM/03 CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI - MOD. A
inorganiche e chimico-fisiche
CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI - MOD. B
12 Base Discipline Matematiche,
FIS/03
STRUTTURA DELLA MATERIA II
FIS/03
LABORATORIO DI CHIMICA
ANALITICA STRUMENTALE
6
Caratterizzanti Discipline chimiche
CHIM/01
analitiche e ambientali
ESITI OCCUPAZIONALI E
COMPETENZE RICHIESTE
1
Ulteriori attività formative (art. 10,
comma 5, lettera d)
Cfu/modulo semestre
4
1
4
1
FISICA DEI MATERIALI II
8
1
LABORATORIO DI FISICA DEI MATERIALI II
4
1
8
1
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA
STRUMENTALE
6
2
1
2
INSEGNAMENTI A SCELTA
12 A scelta autonoma dello studente
12
2
PROVA FINALE
Per la prova finale e la lingua
6 straniera (art. 10, comma 5,
lettera c)
6
2
Solo per il Curriculum Metodologico
Insegnamento
CHIMICA DEI MATERIALI ORGANICI
E POLIMERICI
SSD
CHIM/04
8 industriali e tecnologiche
CHIM/06
chimiche organiche e biochimiche
COMPLEMENTI DI STRUTTURA
DELLA MATERIA
FIS/03
moduli
CHIMICA DEI MATERIALI ORGANICI E
POLIMERICI –
MOD. B
CHIMICA DEI MATERIALI ORAGANICI E
POLIMERICI - MOD. A
COMPLEMENTI DI STRUTTURA DELLA
MATERIA
Cfu/modulo semestre
4
2
4
2
8
2
Solo per il Curriculum Professionalizzante
Insegnamento
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI
MATERIALI I
MATERIALI II
SSD
moduli
FIS/01
MATERIALI I
8
2
LABORATORIO DI TENOLOGIA DEI MATERIALI
II MOD. B
4
2
MATERIALI II MOD. A
4
2
Caratterizzanti
Discipline chimiche industriali e
CHIM/04
8
tecnologiche
CHIM/02
inorganiche e chimico-fisiche
Cfu/modulo semestre
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STRALCIO DAL REGOLAMENTO PER LA PROVA FINALE
Le attività relative alla preparazione della prova finale (6 crediti) saranno svolte dallo
studente, sotto la guida di almeno un docente relatore, con le seguenti modalità:
•
•
partecipazione ad attività sperimentali in un laboratorio di ricerca universitario;
stage presso laboratori o impianti di società pubbliche o private opportunamente
convenzionate sotto la guida di un supervisore aziendale.
Lo studente viene ammesso su sua domanda alla preparazione della prova finale solo
quando abbia superato esami per un totale di 151 cfu, nel caso di curriculum metodologico,
ovvero di 142 cfu per il curriculum professionalizzante. La domanda di ammissione va
presentata alla Segreteria del Consiglio di Coordinamento didattico, con l’indicazione
dell’argomento su cui si svolgerà l’attività e della proposta del relatore, con eventuale
correlatore interno o esterno. Il Consiglio di Coordinamento didattico esamina e, ove nulla si
opponga, accoglie la domanda. La preparazione della prova finale decorre dal giorno
successivo a quello dell'approvazione da parte del CCD, e dura di norma 4 settimane a tempo
pieno (corrispondenti a 150 ore per 6 cfu).
Lo studente che svolga tirocinio aziendale deve espletare anche la procedura sul sito
www.stage.unimib.it seguendo le istruzioni presenti sul sito stesso.
Una volta concluso il lavoro, comprensivo della stesura della relazione, lo studente deve
presentare domanda di ammissione all’esame finale seguendo le indicazioni fornite dalla
Segreteria Studenti mediante SIFA e secondo lo scadenziario disponibile anche presso la
Segreteria Didattica.
.
18
PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DEL CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI
MATERIALI
I ANNO - 1° semestre
CHIMICA GENERALE E INORGANICA CON LABORATORIO – 12 cfu
Programma:
Il corso e' diviso in due moduli, con un unico esame finale. Il primo modulo di 8 cfu è
collocato al I° semestre e consiste di lezioni frontali; il secondo modulo di 4 cfu è collocato
al secondo semestre e 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.
MODULO I°
Chimica Generale e Inorganica - 8 CFU
F. Morazzoni
Tel. 02/6448.5123
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 (4 cfu) contiene i principi e la descrizione della reattività degli elementi
ritenuti fondamentali per la comprensione della chimica dei materiali inorganici.
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:
Petrucci, Harwood, “Chimica generale”, Edizioni Piccin.
19
MODULO II°
Laboratorio di chimica generale e inorganica – 4 cfu
N. Chiodini
Tel. 02/6448.5164
Il corso si propone di avviare gli studenti alla sperimentazione chimica di laboratorio
mediante l'esecuzione di esperienze che affianchino l'insegnamento di Chimica Generale ed
Inorganica e che introducano lo studente agli aspetti di base dell'analisi chimica e della
reattività dei composti inorganici.
Programma:
Gli argomenti trattati sono: nomenclatura chimica, percentuali degli elementi nei composti e
formula minima, reazioni chimiche (loro bilanciamento e significato nel calcolo
stechiometrico), composizione delle soluzioni, analisi volumetrica, equilibri ionici, solubilità.
Le esperienze di laboratorio riguardano: determinazione del reagente limitante; sintesi di
composti inorganici; preparazioni di soluzioni a titolo noto; determinazioni volumetriche e
potenziometriche di elementi in soluzione o in materiali; determinazione di costanti di
equilibrio di acidi e basi deboli; determinazione del prodotto di solubilità; reattività di cationi
inorganici.
Testi adottati :
R.Scotti, C.Canevali, Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica, ISU-Milano (2000)
P.Michelin Lausarot, G.A.Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin
LABORATORIO DI FISICA – 8 cfu
M. Martini
Tel. 02/6448.5166
Il corso e' diviso in due moduli di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale. Il primo modulo
consiste di lezioni frontali sulla teoria degli errori di misura; nel secondo modulo gli studenti,
suddivisi in gruppi di tre persone cadauno, svolgono esperienze in laboratorio.
La frequenza e' obbligatoria per entrambi i moduli.
Modalita' d'esame:
Prova orale sulla teoria degli errori e sulle esperienze svolte in laboratorio con relativa
relazione scritta.
MODULO I°
Teoria degli errori nelle misure - 4 CFU
Programma:
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
20
standard come il limite di confidenza del 68%; giustificazione della media come miglior
stima; deviazione standard della media.
RIGETTO DEI DATI
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
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)
MODULO II°
Esperienze in laboratorio - 4 CFU
Programma:
Calori specifici di solidi.
Calcolo dell'equivalente in energia della caloria..
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.
Ottica Geometrica.
Determinazione della focale di una lente
Testo consigliato:
E. Acerbi, Esperimentazioni di Fisica, ed. Città Studi.
E. Acerbi, Metodi e strumenti di misura, ed. Città Studi.
MATEMATICA I - 8 cfu
L. De Michele
Tel. 02/6448.5700
Programma:
Funzioni e modelli: Numeri reali, rette, polinomi, funzioni razionali, radici. Esponenziali e
logaritmi. Numeri complessi.
Limiti e derivate: i problemi della velocita` e della tangente, limiti di funzioni, tassi di
variazione. La derivata di una funzione.
Regole di derivazione: regola del prodotto e del quoziente, differenziazione della funzione
composta. Derivazione delle funzioni implicite.
Applicazioni delle derivate: variazioni correlate, valori massimi e minimi. Problemi di
ottimizzazione. Grafici di funzioni
Integrali: problemi dell'area e della distanza. Integrale definito.
Integrale indefinito. Il Teorema fondamentale del Calcolo integrale. Tecniche di
integrazione.
Applicazioni degli integrali: calcolo di aree, volumi e lunghezze
Successioni e serie. Limite di una successione. Convergenza di una serie: criteri di
convergenza.
21
Testi consigliati:
J. Stewart "Calcolo" vol I, Apogeo, Milano
Modalità d’esame: prova orale e prova scritta
LINGUA STRANIERA – 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.o nella 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).
I ANNO - 2° semestre
CHIMICA ORGANICA - 8 cfu
G. Pagani
Tel. 02/6448.5228
Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze introduttive sulla costituzione delle
molecole organiche, sul come e perchè le molecole organiche si organizzano e reagiscono;
illustrare i concetti base della reattività delle molecole organiche, degli intermedi di reazione,
dei fattori che determinano la loro evoluzione; illustrare la ricaduta della sintesi organica nella
innovazione dei materiali.
Programma:
I CONCETTI
Legami sigma e legami pi greco degli atomi di carbonio, polarità dei legami, effetto polare
induttivo, ionizzazione e dissociazione dei legami al carbonio, basicità e acidità. Legami
deboli. La delocalizzazione in sistemi coniugati. Stabilizzazione ed energia di risonanza,
aromaticità, eteroaromaticità. Nucleofili ed elettrofili. Gli intermedi organici: carbocationi,
radicali,
carbanioni.
Razionalizzazione
delle
reazioni
organiche.
Isomeria,
stereochimica,chiralità.
LA SISTEMATICA
Gli idrocarburi, alcheni e alchini, composti alogenati. Areni e composti aromatici monociclici,
policiclici ed eterociclici. Composti carbonilici, acidi carbossilici e loro
derivati. Ammine
e derivati. Derivati organici di metalli e metalloidi. Cenni su carboidrati, cellulosa. Elementi
di nomenclatura. Durante lo svolgimento della
sistematica
verranno
prese
in
considerazione le più importanti reazioni organiche.
LA REATTIVITÀ
Reazioni bimolecolari senza intermedio (di somma e pericicliche). Gli intermedi reattivi: i
radicali e le reazioni radicaliche; i carbocationi (reazioni con i nucleofili, reazioni di
eliminazione, trasposizioni), le reazioni di mono- e plurisostituzione elettrofila
aromatica;
i carbanioni e gli enolati, le condensazioni, la sostituzione nucleofila aromatica.
Testo adottato:
Ralph J. Fessenden e Joan S. Fessenden, Chimica Organica, Piccin
Consultazione:
A. D. Baker, R. Engel, Chimica Organica, Casa Erditrice Ambrosiana 1995
Modalità d'esame:
Prova scritta e orale atte ad accertare la conoscenza della reattività delle molecole organiche e la
capacità di identificazione della loro struttura
22
FISICA I - 8 cfu
G. Spinolo
Tel. 02/6448.5163
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 - Accelerazione centripeta.
DINAMICA
Principio d'inerzia - Forza e ma - Leggi di Newton - Conservazione della quantità di moto Forze di contatto: forze di sostegno e di attrito - Equilibrio statico di un corpo rigido.
LAVORO ED ENERGIA
Energia cinetica - Energia potenziale - Forze conservative e non conservative - Potenza Conservazione dell'energia - Descrizione qualitativa del moto usando la conservazione
dell'energia.
SISTEMI DI PARTICELLE
Conservazione della quantità di moto - Energia di un sistema di particelle e moto del centro
di ma - Urti in una e due dimensioni - Impulso e media temporale di una forza - Sistemi
con ma variabile: moto di un razzo.
ROTAZIONE DI UN CORPO RIGIDO
Velocità angolare e accelerazione angolare - Momento di una forza e momento d'inerzia Teorema dell'asse parallelo e della figura piana - Momento angolare di una particella e di un
sistema di particelle -Conservazione del momento angolare.
OSCILLAZIONI
Moto armonico semplice e moto circolare - Il pendolo semplice - Il pendolo fisico Oscillazioni
smorzate - L'oscillatore forzato: risonanza (Cenni).
GRAVITAZIONE
Leggi di Keplero - L'accelerazione della luna e di altri satelliti -L'esperimento di Cavendish Campo gravitazionale.
MECCANICA DEI FLUIDI
Densità - Statica dei fluidi - Principio di Archimede - Tensione superficiale e capillarità Equazione di Bernouilli - Barometro di Torricelli -Flusso viscoso - Equazione di PoiseuilleEquazione della sedimentazione.
TEORIA CINETICA DEI GAS
Interpretazione statistica della temperatura.
MOTO ONDULATORIO
Onde impulsive - Velocità delle onde - Onde stazionarie di una corda
Testo adottato:
D.Halliday, R.Resnick, K.S. Krane: Fisica 1, Editrice Ambrosiana.
Altri testi consigliati:
D.C. Giancoli, Fisica 1, Editrice Ambrosiana.
W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J.Skove : Fisica classica e moderna , vol. 1, McGraw-Hill.
H.D. Young : University Physics , Addison - Wesley.
S. Rosati, Fisica Generale I, Editrice Ambrosiana.
Modalità d’esame: prova scritta e prova orale.
La preparazione alla prova scritta verrà fatta attraverso esercitazioni svolte durante il corso.
MATEMATICA II - 8 cfu
G. Falqui
Tel. 02/6448.5733
R.L. Ricca
Tel. 02/6448.5762
23
e-mail:
[email protected]
e-mail:
[email protected]
Programma:
Serie di Taylor e Mc Laurin. Applicazioni
Vettori e geometria dello spazio tridimensionale. Prodotto interno ed esterno. Linee e piani
nello spazio.
Sistemi lineari e matrici. Spazi vettoriali. Dipendenza ed indipendenza lineare. Applicazioni
lineari. Determinante.Trasformazioni lineari ortogonali e simmetrie.
Forme quadratiche e diagonalizzazione di trasformazioni lineari nel piano e nello spazio.
Geometria analitica: curve e superfici nello spazio. Vettori tangenti. Vettori
normali. Coordinate cilindriche e sferiche.
Funzioni di piu' variabili. Limiti. Derivate parziali e direzionali. Piano tangente. Gradiente.
Ottimizzazione: Massimi e minimi. Formula di Taylor. Funzioni implicite, superfici, e
moltiplicatori di Lagrange.
Testi consigliati:
James Stewart: Calcolo vol II - Funzioni di più variabili, (Apogeo, Milano), o anche
Robert A. Adams, Calcolo Differenziale 2, Ambrosiana (Milano).
Modalita' d'esame:
L'esame consiste in una prova scritta ed una orale.
24
II ANNO - 1° e 2° semestre
MATEMATICA III – 4 cfu
Programma:
Equazioni differenziali ordinarie, teoria ed applicazioni: Esistenza ed unicità equazioni del
primo ordine ad una variabile dipendente, equazioni lineari a coefficienti costanti, metodi
qualitativi, risoluzione per serie.
Integrali curvilinei. Integrali multipli.
Integrali iterati. Cambiamento di variabili negli integrali
Modalità d'esame: Comprende una parte scritta ed una parte orale.
FISICA II – 12 cfu
M. Guzzi
Tel. 02/64485155
Programma:
ELETTROSTATICA
Carica elettrica. Induzione elettrostatica. Conduttori e isolanti. Legge di Coulomb. Costante
dielettrica. Principio di sovrapposizione.
Campo elettrostatico. Campo generato da cariche puntiformi e da distribuzioni continue di
carica. Carica puntiforme in un campo elettrostatico. Linee di forza del campo elettrostatico.
Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss e sue applicazioni. Conduttore carico
isolato.
Differenza di energia potenziale elettrostatica e energia potenziale elettrostatica. Campo
elettrostatico conservativo. Potenziale e differenza di potenziale elettrostatico. Potenziale di
cariche puntiformi e di distribuzioni continue di carica. Superfici equipotenziali. Relazioni tra
potenziale e campo. Moto di una carica in un capo elettrostatico: conservazione dell’energia.
Il dipolo elettrico: campo di dipolo e momento di dipolo. Potenziale di dipolo. Dipolo in un
campo elettrostatico.
CONDENSATORI E DIELETTRICI
Capacità di un conduttore isolato. Il condensatore. Calcolo della capacità di un
condensatore. Condensatore ideale e condensatore reale. Condensatori in serie e in
parallelo. Energia e densità di energia del campo elettrostatico.
Condensatore con dielettrico. Costante dielettrica relativa. Capacità di un condensatore con
dielettrico. Polarizzazione dei dielettrici e campo di polarizzazione.
CORRENTE E RESISTENZA
Moto di portatori di carica in un conduttore: velocità termica e velocità di deriva.
Conduzione elettrica e corrente elettrica in conduttori solidi. Intensità e densità di corrente.
Resistenza, resistività, conducibilità. Legge di Ohm. Resistenze in serie e in parallelo. La
forza elettromotrice. Potenza dissipata in un circuito elettrico.
Carica e scarica di in un conduttore: circuiti RC.
Circuiti in corrente continua : legge delle maglie e legge dei nodi.
CAMPO MAGNETICO
Campo magnetico e cariche in moto. Forza di Lorentz. Moto circolare in un campo
magnetico. Effetto Hall e applicazioni.
Forza magnetica agente su conduttori percorsi da corrente. Spira percorsa da corrente in
campo magnetico. Momento di dipolo magnetico di una spira percorsa da corrente.
Campo magnetico generato da una corrente. Legge di Biot-Savart e sue applicazioni;
permeabilità magnetica del vuoto. Linee di campo del campo magnetico e legge di Gauss
per il magnetismo. Forze tra conduttori percorsi da corrente.
Legge di Ampère e sue applicazioni. Campo magnetico prodotto da un solenoide e da un
toroide.
25
Magnetizzazione della materia; il vettore M; permeabilità magnetica relativa. Materiali
magnetici. Diamagnetismo; paramagnetismo e ferromagnetismo.
Legge dell’induzione di Faraday. Legge di Lenz e conservazione dell’energia. Campi elettrici
indotti; campi non conservativi.
INDUTTANZA
Induttanza. Induttanza di un solenoide e di un toroide. Circuiti RL. Densità di energia del
campo magnetico.
Circuiti in corrente alternata; composizione vettoriale. Circuiti RLC; condizioni di risonanza.
Potenza nei circuiti in corrente alternata.
EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE LETTROMAGNETICHE
Campo magnetico indotto. Generalizzazione di Maxwell della legge di Ampère. Corrente di
spostamento.
Equazioni di Maxwell in forma integrale e in forma locale.
Onde elettromagnetiche piane. Equazione di propagazione delle onde. Energia di un’onda
elettromagnetica; vettore di Poynting. Spettro delle onde elettromagnetiche.
OTTICA GEOMETRICA
Principio di Huygens. Onde e raggi. Leggi di Snell per riflessione e rifrazione. Indice di
rifrazione e velocità della luce. Riflessione totale. Dispersione.
Specchi piani e specchi sferici. Equazione degli specchi. Diottri sferici. Equazione del diottro.
Lenti sottili. Equazioni delle lenti sottili. Sistemi ottici composti.
OTTICA ONDULATORIA
Sorgenti coerenti. Interferenza da doppia fenditura; esperienza di Young. Intensità della
figura di interferenza. Interferenza da lamine sottili. Interferometro di Michelson.
Diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Diffrazione da fenditura singola: condizione per i
minimi e intensità della figura di diffrazione. Diffrazione da foro circolare; risoluzione degli
strumenti ottici. Reticolo di diffrazione.
Onda elettromagnetica polarizzata. Lamine polarizzanti; legge di Malus. Polarizzazione per
riflessione; angolo di Brewster. Lamine birifrangenti e attività ottica.
Testi Adottati :
P. Mazzoldi, M. Nigro e C.Voci – Elementi di Fisica : Elettromagnetismo – Edises
P. Mazzoldi, M. Nigro e C.Voci – Elementi di Fisica : Onde – Edises
Modalità di esame : prova scritta e prova orale.
CHIMICA DEI MATERIALI MACROMOLECOLARI CON LABORATORIO - 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale. Il primo modulo
consiste di lezioni frontali ed è tenuto al primo semestre; il secondo, di laboratorio, è tenuto al
secondo semestre. La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente
consigliata per tutte le altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Modalità d’esame:
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.
MODULO I°
Chimica dei materiali macromolecolari - 4 cfu
P. Sozzani
Tel. 02/64485124
Obiettivi dell’insegnamento:
Il corso fornirà le conoscenze di base sulla struttura e sulla sintesi di molecole polimeriche
ad alta massa molecolare.
26
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.
MODULO II°
Laboratorio di Chimica dei materiali macromolecolari - 4 CFU
R. Simonutti
Tel. 02/64485132
e-mail:[email protected]
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:
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 – 8 cfu
M. Catti
Tel. 02/64485139
27
Il corso fornisce agli studenti le nozioni di base della termodinamica classica, con elementi di
cinetica, necessarie per prevedere il comportamento di sistemi solidi, liquidi e gassosi a
composizione chimica anche complessa, sottoposti a variazioni di temperatura, volume,
pressione e in condizioni di reattività chimica. Durante il corso vengono svolte esercitazioni
numeriche al fine di abituare lo studente ad applicare i concetti termodinamici alla risoluzione
di problemi concreti.
Programma:
IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Le grandezze fondamentali (lavoro, calore, energia interna). Le funzioni di stato e i
differenziali esatti. L’entalpia e la termochimica. Gas perfetti e gas reali, e loro equazione di
stato.
IL SECONDO E IL TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Processi spontanei e non spontanei. Trasformazioni reversibili. Entropia. Variazioni di
entropia nel sistema e nell’ambiente. Disuguaglianza di Clausius. Le funzioni di Helmholtz e
di Gibbs e il loro comportamento in sistemi chiusi ed aperti.
STATI DI AGGREGAZIONE E FASI
Diagrammi di stato ed equilibri di fase per sistemi ad un solo componente. Polimorfismo.
Transizioni di fase.
LE MISCELE IDEALI E REALI
Grandezze molari parziali e potenziale chimico. Termodinamica dei processi di
mescolamento. Proprietà colligative.
LA REGOLA DELLE FASI DI GIBBS
Diagrammi di fase semplici per sistemi a due componenti. Azeotropi, eutettici, lacune di
miscibilità.
L’equilibrio chimico. Costante di equilibrio e sua dipendenza da temperatura e pressione.
Grado di avanzamento di una reazione chimica.
TERMODINAMICA ELETTROCHIMICA
Lavoro elettrico. Equazione di Nernst. Potenziale d’elettrodo. Celle galvaniche ed
elettrolitiche.
ELEMENTI DI CINETICA CHIMICA
Ordine e molecolarità di una reazione. Studio sperimentale dei processi cinetici. Legge di
Arrhenius e dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura.
Testo di riferimento:
P.W. Atkins. Chimica Fisica. Zanichelli.
Modalità d'esame: prova scritta e orale.
COMPLEMENTI DI MATEMATICA – 4 cfu
G. Falqui
Tel. 02/64485733
Programma:
Integrali curvilinei: campi vettoriali; integrali di linea, Teorema fondamentale del calcolo
integrale per gli integrali curvilinei. Campi conservativi. Teorema di Green. (Richiami)
Calcolo vettoriale, rotore e divergenza. Laplaciano e D'Alembertiano. Integrali di superficie
superficiali. Teorema di Stokes. Teorema della divergenza. Alcune applicazioni: Legge di
Gauss, Equazioni di continuità per i fluidi. Equazione del flusso del calore e delle onde.
28
Complementi di Algebra Lineare: spazi euclidei reali e complessi. Matrici simmetriche ed
Hermitiane: proprieta' degli autovalori ed autovettori. Spazi di Hilbert e serie di Fourier
(cenni).
Testi consigliati:
Per le parti 1), 2) James Stewart, Calcolo Volume 2, Funzioni di più variabili (Apogeo,
Milano), o anche Robert A. Adams, Calcolo Differenziale 2, Ambrosiana (Milano).
Per la parte 3), Tom Apostol, Calcolo Volume 2 (Boringhieri, Torino).
Modalità d’esame: Comprende una parte scritta ed una parte orale.
II ANNO - 2° semestre
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI I - 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli, da 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale.
Il primo modulo del corso fornisce le nozioni di base sulla struttura atomica dei materiali
cristallini perfetti, e sui metodi sperimentali adatti a determinarla. Nel secondo modulo del
corso sono trattati i "difetti" dei materiali cristallini, cioè le deviazioni dalla periodicità ideale
della struttura. La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente
consigliata per tutte le altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Modalità d'esame: prova orale.
MODULO I°
Chimica fisica dei materiali I – 4 CFU
M. Catti
Tel. 02/64485139
Programma:
Solidi cristallini: struttura atomica e simmetria traslazionale. Cella elementare. Reticolo
diretto. Operazioni ed elementi di simmetria. Gruppi di simmetria puntuali. Simmetria di
solidi e di molecole. Reticoli di Bravais. Gruppi di simmetria spaziali.
Tipi strutturali più importanti derivati dall'esagonale compatto e dal cubico compatto.
Diffrazione di raggi X, elettroni e neutroni da parte dei cristalli. Legge di Von Laue e legge di
Bragg. Reticolo reciproco. 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 diRietveld. Cenni sul
metodo di Patterson per la risoluzione della struttura.
Testi di riferimento:
C. Giacovazzo et al. Fundamentals of Crystallography. Oxford University Press, 1992.
Dispense del docente.
MODULO II°
Chimica fisica dei materiali I – 4 CFU
Simona Binetti
Tel. 02/64485177
Programma:
Termodinamica di sistemi allo stato solido
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Fasi, proprietà delle fasi, transizioni di fase, effetto della pressione sulle transizioni di
fase, polimorfismo, fasi non stechiometriche. Sistemi a più di un componente, condizioni di
equilibrio fra fasi liquide e solide in sistemi a più componenti.
Modellizzazione dei diagrammi di fase di sistemi a comportamento ideale allo stato
solido ed allo stato liquido, determinazione delle composizioni di equilibrio, ruolo dell’
entropia di fusione sulla forma dei diagrammi di stato nello spazio T,x.
Modellizzazione dei diagrammi di fase in sistemi non ideali, trattamento quasi chimico
delle soluzioni, soluzioni regolari, sistemi in cui la fase solida o la fase liquida non sono
ideali, formazione di lacune di miscibilità, sistemi non ideali sia allo stato solido ed allo
stato liquido, formazione di eutettici, formazione di composti intermedi.
Modellizzazione dei diagrammi di fase degli ossidi, regioni di stabilità di ossidi non
stechiometrici
Considerazioni relative alla crescita di monocristalli da fasi liquide e di tecniche di
purificazione per mezzo di processi di cristallizzazione frazionata.
Difetti puntuali nei solidi
Termodinamica della formazione dei difetti puntuali nei solidi, calcolo delle energie di
formazione dei difetti puntuali,
determinazione sperimentale della loro
energia di
formazione, concentrazione dei difetti, effetto del drogaggio nei solidi ionici.
Mobilità ionica negli alogenuri e negli ossidi, modellizzazione dei processi di trasporto
nei solidi ionici, relazione di Nernst-Einstein fra mobilità e coefficienti di diffusione.
Fasi che presentano fenomeni di elevata mobilità ionica, struttura di queste fasi e
relazioni fra struttura e mobilità ionica
R.A. Swalin Thermodynamics of solids, J.Wiley& Sons (1972)
FISICA DEI MATERIALI I – 4 cfu
G. Benedek
Tel. 02/64485216
http://www.mater.unimib.it/utenti/benedek/
Programma:
STRUTTURA DEI MATERIALI SOLIDI : Struttura dei cristalli (GS1):
Introduzione ai reticoli cristallini
Coordinazione e strutture cristalline.
Complementi: da W1.1 a W1.3 sul link ftp [1]
Legami nei solidi (GS2)
Legami nei solidi monoatomici
Legami nei solidi poliatomici
Energie di coesione
Proprietà e parametri atomici
Ordine e disordine nei solidi (GS4)
Ordine e disordine
Difetti nei solidi
MECCANICA MACRO- E MICROSCOPICA DEI MATERIALI SOLIDI
Proprietà meccaniche dei materiali (GS10)
Sforzo, deformazione e costanti elastiche
Proprietà elastiche dei materiali
Proprietà anelastiche dei materiali
Plasticità e frattura
Fononi (GS5)
Eccitazioni elementari del reticolo e spettri fononici
Calori specifici dei solidi
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Effetti anarmonici: espansione termica
Effetti anarmonici: conducibilità termica
Complementi: W5.1 e W5.2 più le appendici W5-ABC sul link ftp [1]
Processi termicamente attivati (GS6)
Diffusione e vaporizzazione
Diagrammi di fase d’equilibrio
Transizioni di fase strutturali
[1] ftp://ftp.wiley.com/publisc/sci_tech_med/materials
Joel I. Gersten & Frederick W. Smith, The Physics and Chemistry of Materials (John Wiley &
Sons, 2001) – NB: le lezioni tenute nel presente a.a. copriranno gli argomenti e si
riferiranno al testo sopra indicati.
Modalità d’esame: prova orale
LABORATORIO INTERDISCIPLINARE - 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale; il primo modulo è
tenuto al primo semestre del 2° anno e tratta argomenti ed esperienze di Chimica organica; il
secondo modulo è tenuto al secondo semestre e tratta argomenti di Fisica generale. La
frequenza e' obbligatoria per entrambi i moduli.
Valutazione di una relazione scritta su alcune delle esperienze svolte in ambedue i moduli,
concordate col docente; la relazione deve essere consegnata almeno 15 giorni prima
dell’appello d’esame;
Prova orale su tutte le esperienze e la corrispondente teoria.
MODULO I°
Chimica organica - 4 CFU
A. Papagni
Tel. 02/64485234
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 e di maneggiamento dei composti organici); fornire una adeguata conoscenza
delle tecniche fondamentali di purificazione e di caratterizzazione fisica e spettroscopica (IR,
UV, NMR) dei composti organici.
Programma:
Il corso si articola in due parti distinte. Nella prima saranno analizzate le tecniche
spettroscopiche IR, UV, NMR, con brevi cenni sulle basi teoriche di queste tecniche,
applicazione all’analisi dei principali gruppi funzionali supportata da un adeguato numero di
esercitazioni sulla interpretazione di spettri IR, UV, NMR di composti organici.
Analisi
delle tecniche principali di purificazione (cristallizzazione, distillazione, cromatografia,
estrazione selettiva con solventi). Nella seconda 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 di porfirine e di loro complessi con metalli di transizione).
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Testi adottati:
A. Abbotto, F. D'Aprile, Laboratorio di Chimica Organica - Manuale della Sperimentazione,
CLUED, Milano (2002).
Altri testi consigliati:
D. L. Pavia, G . M. Lampman e G. S. Kriz, Il Laboratorio di Chimica Organica, Edizioni
Sorbona - Milano.
MODULO II°
Fisica generale - 4 CFU
F. Meinardi
Tel. 02/64485181
Il corso è costituito da una parte introduttiva (1 cfu) di presentazione delle esperienze, cui
fa seguito una parte di esecuzione di esperienze di laboratorio (3 cfu). La frequenza
e'
obbligatoria per entrambe le parti.
Esperienze di laboratorio:
Resistenza elettrica di un conduttore e resistività
Dipendenza dalla temperatura della resistività
Cella di Faraday
Triodo
Capacità di un condensatore e costante dielettrica dell’aria
Processi di carica e scarica di un condensatore piano
Caratterizzazione e studio di un circito RLC in serie
Realizzazione e caratterizzazione di un circito RLC in serie
Velocità del suono
Trasformatore
Interferometro di Michelson
Induzione elettromagnetica
Testi consigliati:
J. R. Taylor, Introduzione all’analisi degli errori.
D. Halliday, R. Resnick, K. S. Krane, Fisica 2.
Dispense del docente
STRUTTURA DELLA MATERIA I - 4 cfu
M. Bernasconi
Tel. 02/64485231
Programma:
Crisi della fisica classica: effetto fotoelettrico, effetto Compton.
Natura ondulatoria della materia e ipotesi di De Broglie. Diffrazione di elettroni.
L’atomo di Bohr.
L’equazione di Schroedinger.
La particella libera. Pacchetti d’onda e trasformata di Fourier. Principio d’indeterminazione di
Heisenberg.
Soluzione generale dell’equazione di Schroedinger. Equazione agli stati stazionari.
Problemi monodimensionali: buca di potenziale, barriera di potenziale, effetto tunnel.
Il formalismo della meccanica quantistica: richiami di algebra lineare, la formulazione assiomatica.
Testi adottati:
J.J. Brehm and W.J. Mullin, Introduction to the Structure of Matter, Wiley (NJ, 1989).
D. J. Griffiths, Introduzione alla Meccanica Quantistica, Casa Editrice Ambrosiana (Milano, 2005)
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III ANNO - 1° semestre
Per entrambi i curricula
CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI - 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale.
Rivisitare a approfondire i concetti fondamentali della chimica inorganica, con particolare
riferimento a reattività e proprietà dei composti inorganici allo stato solido. Familiarizzare lo
studente con le proprietà chimiche e chimico-fisiche della ampia classe dei materiali ceramici.
MODULO I°
Chimica dei Materiali Ceramici - 4 cfu
R. Scotti
Tel. 02/64485133
e-mail: roberto.scotti @mater.unimib.it
Il corso si propone di approfondire la conoscenza delle proprietà fondamentali e della
reattività degli elementi e dei composti inorganici con particolare attenzione a quelli rilevanti
per la preparazione di materiali ceramici.
Programma:
Chimica acido base e donatore accettore. Proprietà acido-base dei solidi inorganici.
Reazioni di ossidazione e riduzione.
Proprietà periodiche degli elementi dei gruppi principali e dei metalli di transizione.
Classificazione dei composti e dei material inorganici in base alla natura del legame e
alla
struttura.
Chimica degli elementi s-p e dei metalli di transizione. Caratteristiche e reattività degli
elementi principali.
Studio delle proprietà delle classi di composti utilizzati nella
preparazione dei materiali inorganici, in particolare ceramici, e dei composti molecolari
impiegati come precursori nelle sintesi di soft-chemistry.
Chimica dei processi di preparazione di materiali inorganici da soluzioni o da fuso (Proprietà
delle soluzioni. Equilibri solido-liquido. Precipitazione e cristallizzazione. Soluzioni colloidali.
Uso di templanti nella sintesi di materiali porosi).
Testi consigliati e di consultazione:
G.L.Miessler, D.A.Tarr, Inorganic Chemistry, Prentice Hall
D.F.Shriver, P.W.Atkins, C.H.Langford, Chimica Inorganica, Zanichelli
U.Schubert, N. Hüsing, Synthesis of Inorganic Materials, Wiley-VCH
P.J. van der Put, The Inorganic Chemistry of Materials, Plenum Press
FISICA DEI MATERIALI II CON LABORATORIO – 12 cfu
Il corso e' diviso in due moduli, con un unico esame finale. Il primo modulo di 8 cfu è collocato
al I° semestre e consiste di lezioni frontali; il secondo modulo di 4 cfu è collocato al secondo
semestre e 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).
33
Modalità di esame:
MODULO I°
Fisica dei Materiali II - 8 cfu
S. Sanguinetti
Tel. 02/64485156
Programma:
Struttura cristallina. Reticolo reciproco. Diffrazione. Ampiezza delle onde scatterate. Zona di
Brillouin.
Gas di elettroni liberi. Livelli di energia e densità degli stati in una dimensione. Effetto della
temperatura sulla funzione di distribuzione di Fermi-Dirac. Gas di elettroni liberi in tre
dimensioni: superficie di Fermi, densità degli stati. Conduttività elettrica e proprietà di
trasporto. Legge di Ohm: resistività elettrica sperimentale dei metalli, conduttività elettrica
ad alta frequenza. Funzione dielettrica di un gas di elettroni liberi. Relazioni di dispersione.
Frequenza di plasma. Modi ottici trasversali. Plasmoni. Abbandono dell’approssimazione di
elettroni indipendenti. Potenziale di Thomas-Fermi. Interazione elettrone-elettrone.
Emissione termoionica. Moti in campi magnetici. Frequenza ciclotronica. Effetto Hall.
Bande di energia. Modello ad elettroni quasi liberi. Equazione d’onda per un elettrone in un
potenziale periodico. Teorema di Bloch (equazione centrale). Seconda dimostrazione del
teorema di Bloch. Bande di energia. Proprietà di k. Schema nella zona ridotta.
Schema
nella zona periodica. Schema della zona estesa. Soluzioni a bordo zona. Soluzione
approssimata vicino a bordo zona. Numero di stati in una banda. Densità di corrente in una
banda piena e semipiena. Struttura a bande di alcuni materiali.
Cristalli semiconduttori. Gap proibito. Gap diretto e gap indiretto. Conducibilità in una banda
parzialmente piena. Lacune. Ma efficace. Ma efficace nei cristalli. Bande di energia di silicio,
germanio e arseniuro di gallio. Eccitoni di Frenkel, eccitoni di Wannier.
Materiali magnetici. Teorema di Larmor. Diamagnetismo di Langevin. Diamagnetismo e
superconduttività. Paramagnetismo. Legge di Curie. Legge di Curie-Brillouin. Ioni di terre
rare. Paramagnetismo di Pauli.
Testi consigliati:
C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 7th ed. (John Wiley & Sons, New York, 1996).
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics (Saunders College, Philadelphia, 1976).
H. Ibach and H. Lüth, Solid-State Physics. An Introduction to Principles of Materials Science
(Springer-Verlag, Berlin, 1995).
S. Elliott, The Physics and Chemistry of Solids (John Wiley & Sons, Chichester, 1998).
MODULO II°
Laboratorio di Fisica dei materiali II – 4 cfu
E. Bonera
Tel. 02/64485156
Programma:
Il corso consiste in una serie di esperienze di laboratorio eseguite dagli studenti in gruppi di
due o tre. Lo svolgimento di ogni esperienza richiede di norma sei pomeriggi, e ogni gruppo
esegue due esperienze. L’attività di laboratorio sarà preceduta da un breve ciclo di lezioni (2
cfu) in cui saranno introdotte le diverse esperienze.
Obiettivo del corso é presentare alcune tecniche fisiche per la scienza dei materiali. In
particolare, sono previste le seguenti esperienze:
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Proprietà di trasporto (conducibilità ed effetto Hall, misura diretta della mobilità) di
semiconduttori drogati;
Caratteristiche della giunzione p-n e conversione fotovoltaica dell’energia luminosa;
Proprietà ottiche di isolanti e semiconduttori;
Proprietà magnetiche di materiali feromagnetici;
Deposizione di film sottili per evaporazione in vuoto con controllo interferometrico dello
spessore.
Testi consigliati:
Mario Guzzi: “Principi di Fisica dei Semiconduttori” Hoepli Ed. 2004
Materiale predisposto dal docente per le singole esperienze.
STRUTTURA DELLA MATERIA II – 8 cfu
M. Bernasconi
Tel. 02/64485231
Programma:
L’equazione di Schroedinger per una particela in tre dimensioni.
Quantizzazione del momento angolare. L’atomo d’idrogeno.
Esperimento di Stern e Gerlach. Lo spin.
Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo.
Interazione spin-orbita. Effetto Zeeman normale e anomalo.
Particelle identiche e principio di esclusione di Pauli.
Atomo di elio. Principio variazionale per lo stato fondamentale dell’atomo di elio.
Atomi a molti elettroni. Sistema periodico. Regole di Hund.
Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo.
Particella in campo elettromagnetico. Potenziali elettromagnetici.
Interazione luce-materia. Assorbimento, emissione stimolata ed emissione spontanea.
Momento di transizione e regole di selezione.
Moti nucleari della molecola biatomica. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni
molecolari. Rotazioni. Spettri roto-vibrazionali.
Stati elettronici della molecola biatomica: il metodo di legame di valenza e il metodo LCAO.
Classificazione degli stati elettronici molecolari.
Testi consigliati:
(BM) J.J. Brehm and W.J. Mullin, Introduction to the structure of matter, Wiley (NJ, 1989).
(G)
D. J. Griffiths, Introduzione alla Meccanica Quantistica, Casa Editrice Ambrosiana
(Milano, 2005).
(A) P.W. Atkins, Chimica Fisica, Zanichelli (Bologna) . Per le proprietà delle molecole
biatomiche.
MODULO II°
Preparazione e proprietà di materiali ceramici – 4 cfu
G. Pacchioni
Tel. 02/64485219
Questa parte del corso descrive una classe di materiali, ossidi, solfuri, carburi, ecc. noti
generalmente come materiali ceramici.
Programma:
Sintesi dei materiali in forma di cristalli singoli, fasi policristalline, strutture amorfe, film
sottili, fibre, materiali microporosi, ecc.
Proprietà dei materiali ceramici: proprietà termiche e meccaniche, comportamento elettrico,
magnetismo, proprietà ottiche.
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Classi di materiali inorganici: materiali a bassa dimensionalità, zeoliti,
Classi di materiali inorganici: ossidi e solfuri per applicazioni catalitiche, vetri, cementi,
materiali ceramici biocompatibili.
Testi consigliati:
G. Pacchioni “Lezioni di chimica dello stato solido”, ISU Milano, di cui circa 250 pagine sono
oggetto del corso.
2° semestre
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE - 6 cfu
A. Comotti
Tel. 02/64485140
Obiettivo dell’insegnamento:
Tecniche di riconoscimento analitico dei materiali e di elaborazione quantitativa dei dati
acquisiti.
Programma:
Il corso si suddivide in un breve ciclo di lezioni per richiamare i principi generali su cui si
basano le principali tecniche analitiche e cenni sui metodi strumentali di raccolta dei dati, ed
esercitazioni per l’interpretazione dei dati sperimentali e lo svolgimento di analisi
quantitative nei materiali. Gli studenti apprenderanno i metodi per elaborare le analisi
quantitative mediante l’uso di opportuni software di elaborazione dei dati. Le principali
tecniche analitiche descritte riguardano la diffrazione dei raggi-X, tecniche spettroscopiche e
metodi termici. Verranno presi in considerazione alcuni esempi di materiali ed esplorate le
tecniche analitiche più opportune per la caratterizzazione e l’analisi quantititativa degli
stessi. Il Laboratorio prevede anche alcune visite a laboratori industriali.
Modalità d’esame: relazione scritta.
Per il solo curriculum metodologico
CHIMICA DEI MATERIALI ORGANICI E POLIMERICI - 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli di 4 cfu ciascuno, con un unico esame finale.
MODULO I°
Materiali organici – 4 CFU
A. Abbotto
Tel. 02/64485228
Il modulo introduce ad una serie di classi di materiali organici molecolari di importante ed
attuale
interesse tecnologico ed industriale. In particolare si fà riferimento ai requisiti
molecolari e all’organizzazione strutturale supramolecolare alla base delle proprietà e della
funzione fisica del materiale.
Pur rappresentando un corso
introduttivo, gli argomenti verranno completati con i più
recenti ed aggiornati esempi di ricerca e applicazioni tecnologiche avanzate in campo
mondiale. Il Corso verrà inteso, in parte, a struttura seminariale, fornendo ulteriori elementi
di base ad alcuni degli argomenti di seguito riportati.
36
Programma:
Introduzione ai materiali molecolari e supramolecolari organici
Cristalli liquidi: classificazione, applicazioni. aspetti tecnologici
Materiali organici conduttori molecolari, polimeri conduttori materiali elettrocromici.
materiali fotoconduttori. Applicazioni.
Materiali luminescenti (LEDs), applicazioni.
Materiali fotorefrattivi, applicazioni.
Materiali fotocromici. Basi strutturali del fotocromismo, applicazioni.
Materiali per la fotonica e in particolare per l'ottica non lineare del 2° e 3° ordine: l'ordine
nel solido in relazione alle proprietà del materiale, stabilità termica e fotochimica. Processi
di poling. Materiali organici per multifotonica. Applicazioni ed aspetti tecnologici.
Funzionalizzazione di superfici, autoassemblaggio, auto-organizzazione di materiali NLO.
Film sottili organici e organometallici: film di Langmuir-Blodgett (LB). Guide d'onda.
Applicazioni.
Testi adottati:
Dispense e materiale fornito dal docente
Testi consigliati per approfondimento:
J. M. Lehn, Supramolecular Chemistry, VCH
J. W. Steed, J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons
Ch. Bosshard et al, Organic Nonlinear Optical Materials, Gordon and Breach Publishers
A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films: From Langmuir-Blodgett to SelfAssembly, Academic Press
G. Roberts, Langmuir-Blodgett Films, Plenum Press
MODULO II°
Materiali polimerici – 4 cfu
P. Sozzani
Tel. 02/64485124
Obiettivi dell’insegnamento: il corso permetterà di acquisire il significato della relazione
proprietà macroscopiche – struttura microscopica dei polimeri.
Programma:
Struttura delle fasi nei materiali polimerici. Descrizione degli stati di aggregazione dei
polimeri in massa. Struttura delle fasi cristallina e amorfa. Analisi conformazionale
delle catene polimeriche e
loro regimi di mobilità. Polimeri semicristallini, vetrosi, fluidi
ed elastomerici. Principi termodinamici per la miscelazione dei polimeri. Architettura
delle fasi nei copolimeri.
Proprietà funzionali dei polimeri. Relazione fra la conformazione e le proprietà
meccaniche, ottiche
ed optoelettroniche. Le proprietà viscoelastiche. Descrizione e
applicazioni delle principali
categorie di polimeri in base alle proprietà meccaniche e
funzionali (termoplastici, elastomerici, liquido-cristallini,
conduttori).
Esempi
di
applicazioni: materiali compositi, vetri per ottica, display
e
supporti
per
l’elettronica. Cenni su polimeri biocompatibili e biodegradabili.
Testi adottati:
Fondamenti di Scienza dei Polimeri, AIM, Pacini Editore, Pisa.
Capitoli selezionati da “Physical Polymer Science (Third Edition), L.H. Sperling, Wiley”
e monografie.
37
COMPLEMENTI DI STRUTTURA DELLA MATERIA - 8 cfu
R. Tubino
Tel. 02/64485221
Programma:
Cenni di teoria dei gruppi puntuali.
Stati elettronici molecolari. Orbitali molecolari di molecole bi- e poli-atomiche:il metodo
LCAO. Componenti assiali del momento angolare e di spin e loro accoppiamento.
Classificazione degli stati elettronici molecolari. Sistemi coniugati e metodo di Hueckel. Dalla
molecola al solido.
Interazione luce materia: momento di transizione e regole di selezione. Tempi di vita
radiativi. Allargamento omogeneo e non omogeneo
Moti nucleari. Rotazioni molecolari. Spettroscopia a microonde. Oscillatore armonico
Vibrazioni Molecolari. Approssimazione armonica. Coordinate normali. Simmetria dei modi
normali e regole di selezione. Anarmonicità. Spettroscopia di assorbimento IR e
spettroscopia Raman
Transizioni elettroniche molecolari. Principio di Franck-Condon. Interazione elettronevibrazioni. Spettri elettronici di molecole bi- e poli-atomiche . Molecole coniugate.
Cromofori. Singoletti e Tripletti. Decadimenti radiativi e non radiativi. Luminescenza e
fosforescenza. Accoppiamento vibronico.
Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo Proprieta’ elettriche delle molecole.
Polarizzabilita’. Forze di Van der Waals. Effetto Raman.
Molecole complesse. Loro significato in fisica, chimica e biologia. Trasferimenti di energia.
Sensitizzazione. Fotofisica e biologia. Elettronica molecolare: conduttori molecolari,
interruttori molecolari, memorie ottiche molecolari, macchine molecolari
I laser. Assorbimento, emissione stimolata ed emissione spontanea. Confinamento di
fotoni una cavità. Caratteristiche della luce laser. Equazioni di bilancio del laser. Tipi di laser
e loro applicazioni
Fisica statistica
Equilibrio statistico. Microstati e macrostati. La funzione di partizione. La legge di MaxwellBoltzmann. Temperatura ed equilibrio termico. Interpretazione statistica del principio “0”
della termodinamica. Lavoro e calore: interpretazione statistica del I principio della
termodinamica. Entropia e interpretazione statistica del II principio della termodinamica.
Entropia e calore. Proprieta’ termiche dei gas. Principio di equipartizione dell’energia.
Distribuzione di Fermi-Dirac. Il gas di elettroni. Elettroni nei metalli. Distribuzione di BoseEinstein. Gas di fotoni.
ESERCITAZIONI SU PROBLEMI IN PREPARAZIONE ALL’ESAME SCRITTO - 2 cfu
Testo adottato:
P.W. Atkins and R.S. Friedman “Meccanica Quantistica molecolare” Zanichelli, 2000
Testi integrativi di consultazione:
W. Demtroeder “Molecular Physics”, Wiley, 2005
H. Haken, H.C. Wolf “Molecular Physics” Springer, 1994
Alonso-Finn Vol. III Quantum and statistical physics, Addison-Wesley 1980
Modalità d’esame: Prova scritta e orale
38
Per il solo curriculum professionalizzante
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI I – 8 cfu
N. Terzi
Tel. 02/64485222
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
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI II – 8 cfu
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
39
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN
SCIENZA DEI MATERIALI
INIZIO DELLLE ATTIVITÀ DIDATTICHE
L’Anno Accademico 2008/2009 ha inizio il giorno 1 Novembre 2008.
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 53, Milano e all’indirizzo
http://www.mater.unimib.it/cdl/.
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 Facoltà
scientifiche ed in particolare in quelle attivate nelle Facoltà di Scienze MFN, di Ingegneria o
affini; 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 apposita commissione, tramite un colloquio di valutazione 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 semestralmente sul
SIFA on-line (via web su www.unimib.it area Studenti, SIFA 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 SIFA per quell’appello.
Le date degli appelli d'esame sono stabilite semestralmente dai docenti e comunicate alla
segreteria didattica per la loro inserzione sul SIFA on-line 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.
40
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 presentati i gruppi di ricerca e i laboratori in 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 Scienza dei materiali.
Una presentazione dettagliata e aggiornata dei temi presentati nell’incontro del 2008, così
come consigli su come operare questa importante scelta, si possono trovare in questa guida in
apposito paragrafo a partire da pag. 67.
ESAME
DI LAUREA MAGISTRALE: PROCEDURE
(DOMANDA DI AMMISSIONE, ISCRIZIONE E DOCUMENTI)
Lo studente non viene ammesso alla preparazione del lavoro di tesi se prima non ha
superato esami per un totale di almeno 60 cfu. La domanda di ammissione va presentata alla
Segreteria del Consiglio di Coordinamento Didattico (CCD), con l’indicazione sia dell’argomento
proposto sia del docente relatore, con eventuale correlatore interno o esterno. Il CCD esamina
e, ove nulla si opponga, accoglie la domanda, nominando un controrelatore non appartenente
al gruppo di ricerca del relatore stesso. Il controrelatore ha il compito di seguire e valutare la
preparazione della tesi da un punto di vista esterno a quello del laboratorio in questione. La
preparazione della tesi decorre dal giorno successivo a quello dell'approvazione da parte del
CCD, e dura almeno 9 mesi a tempo pieno (corrispondenti a 43 cfu).
Terminato il lavoro di preparazione della tesi e superati tutti gli esami previsti dal piano
di studi, lo studente presenta alla Segreteria Studenti la domanda di iscrizione alla prova di
laurea; una settimana prima della discussione deve presentare alla Segreteria didattica il
riassunto della tesi e alla Segreteria studenti la tesi sottoforma di microfiches. La stesura
definitiva della tesi deve essere anche messa a disposizione dei membri della commissione di
laurea per consultazione durante la discussione.
41
Università degli Studi di Milano-Bicocca
Facoltà di Scienze MFN
Corso di Laurea Magistrale in Scienza dei materiali (Classe LM-53)
Materials Science
REGOLAMENTO DIDATTICO – ANNO ACCADEMICO 2008/2009
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 ed è articolato su un percorso formativo che prevede 12 esami. Il corso di studio verrà
attivato gradualmente nei prossimi due a.a. Nell’a.a. 2008/2009 verrà attivato il primo anno di
corso e nell’a.a. 2009/2010 il secondo ed ultimo anno.
Il laureato magistrale in Scienza dei materiali può accedere ai corsi di studio di livello
superiore, come il dottorato, o ad un Master di II livello (si veda in seguito il paragrafo Sbocchi
occupazionali e professionali).
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 ad elementi
degli aspetti ingegneristici. Il corso di studi potrà articolarsi in più curricula, corrispondenti ad
approfondimenti in diversi settori disciplinari; è inoltre strutturato in modo da permettere la
scelta di più percorsi formativi in cui siano accentuati o gli aspetti a carattere fondamentale o
gli aspetti maggiormente connessi alle applicazioni. A questo fine 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 strumentali ed
informatici, utilizzando anche competenze e attrezzature dei laboratori di ateneo presso cui si
svolge ricerca scientifica su tematiche di Scienza dei materiali. La sistematica frequenza di
laboratori, nei quali gli studenti vengono addestrati a progettare, pianificare ed attuare
esperimenti e misure sotto la guida di docenti e all’interno di gruppi con obiettivi simili, ed
infine a redigere una tesi originale da sottoporre a pubblica discussione, assicura che al
termine degli studi i laureati abbiano acquisito non solo solide conoscenze disciplinari e
strumenti per un aggiornamento autonomo, ma anche competenze quali la capacità di gestire
contemporaneamente studio e lavoro, la capacità di lavorare in gruppo e di comunicare 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 non solo a comunicare e ad interagire con una varietà di interlocutori
specialisti ma acquisiscono i presupposti disciplinari e le competenze per insegnare le scienze a
livello di scuola secondaria e la chimica e la fisica a livello di secondaria superiore; a tal fine
42
potrà anche essere attivato un curriculum che prepari all’insegnamento nelle opportune classi
ministeriali.
Profili professionali e sbocchi occupazionali
Il profilo lavorativo e professionale che i laureati magistrali acquisiscono durante questo
corso di studi li rende qualificati ad occuparsi con ruoli di responsabilità di innovazione e
sviluppo dei materiali, della loro progettazione avanzata, di qualificazione e di diagnostica di
una varietà di materiali, dell’impostazione di un progetto scientifico di medio respiro e della
gestione di sistemi complessi. Tale profilo ha caratteristiche molto simili a quello acquisito dai
laureati specialistici in Scienza dei materiali (ex 509), il quale si era via via sviluppato spesso
su indicazione di ambienti del mondo del lavoro. E’ ragionevole quindi prevedere che a medio
termine la situazione non si modifichi sostanzialmente, sia nel verso della qualificazione
professionale acquisita che degli esiti 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 dei laureati specialistici (ex 509) e del VO quinquennale in piccole e medie
imprese, in grandi industrie, in Enti pubblici e in aziende produttrici per il settore dei materiali.
In particolare 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 ad uno dei Dottorati di Scienza dei
Materiali, di Nanotecnologie, di Chimica e di Fisica, potendo quindi avviarsi verso una carriera
di ricerca tecnico-scientifica nel mondo accademico o industriale.
Organizzazione del Corso di laurea magistrale
Il percorso formativo della Laurea Magistrale prevede come attività didattiche sia
insegnamenti svolti in aula sia insegnamenti che prevedano la frequenza obbligatoria a 2
moduli di laboratorio (al I anno) e si conclude con una tesi di laurea finale. Gli insegnamenti
del I anno sono stati studiati in modo che gli studenti approfondiscano: a) tematiche
maggiormente legate alla fisica ( in Caratterizzazione fisica dei materiali con laboratorio) e alla
chimica (in Chimica fisica dei materiali con laboratorio) per un totale di 16 crediti; b) le
proprietà disciplinari e interdisciplinari di specifiche classi di materiali (Ossidi e dielettrici,
Semiconduttori, Materiali molecolari) per un totale di 24 crediti; c) gli approcci modellistica
della matematica (Analisi funzionale) per 4 crediti. Al secondo anno gli insegnamenti curriculari
sono solo 2 (Nanoteconologie e Elettrochimica e corrosione dei materiali metallici) per lasciare
ampio spazio al lavoro di tesi di laurea (vedi in seguito apposito paragrafo). Nei due anni gli
studenti hanno a disposizione 4 cfu per un insegnamento di argomento specialistico da
scegliere tra un elenco di insegnamenti proposti dal CCD e 8 crediti per 2 insegnamenti da 4
cfu o un insegnamento da 8 cfu da scegliere liberamente, purché su argomenti coerenti col
corso di studi.
In sintesi, lo schema è il seguente:
Insegnamenti obbligatori: 8 insegnamenti per un totale di 64 cfu di cui 52 di ambito
caratterizzante e 12 di ambito affini e integrativi.
Un insegnamento specialistico scelto dello studente entro un apposito elenco: 4 cfu
Insegnamenti a libera scelta dello studente tra tutti gli insegnamenti attivati nell’ateneo: 8 cfu
Lavoro di tesi di laurea magistrale: 43 cfu al II anno
Insegnamenti a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)
Nei due anni gli studenti hanno a disposizione 8 crediti per seguire due insegnamenti da
4 cfu ovvero un insegnamento da 8 cfu; questi insegnamenti possono essere scelti tra tutti gli
insegnamenti attivati dall’Ateneo, purché su argomenti coerenti col corso di studi, compresi
naturalmente quelli specialistici attivati dal corso di laurea magistrale in Scienza dei materiali.
43
Il CCD si è fatto parte attiva per un accordo bilaterale col Politecnico di Milano perché, agli
studenti che ne facciano richiesta, possano essere riconosciuti gli esami dei due insegnamenti
Metallurgia applicata (SSD ING-IND 21, 5 cfu) e Scienza dei metalli (SSD ING-IND 21, 5 cfu)
tenuti al I semestre presso il corso di LS in Ingegneria dei materiali (Facoltà di Ingegneria dei
processi industriali).
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 da altre attività formative di tipo individuale. Un
cfu corrisponde a 25 ore di lavoro complessivo tra attività istituzionali e studio individuale,
diversamente suddivisi a seconda che si tratti di lezioni frontali (8 ore di lezione e 17 di studio
individuale per ogni cfu), di esercitazioni (12 ore di esercitazione e 13 di studio individuale per
ogni cfu), attività di laboratorio (16 ore di laboratorio e 9 di studio individuale per ogni cfu),
lavoro di tesi (tempo pieno).
Modalità di verifica del profitto
Tutte le attività di cui sopra contemplano un esame finale, le cui modalità, approvate
dal Consiglio di coordinamento didattico, sono comunicate dal docente all’inizio di ogni attività
didattica e comunque descritte 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 con un modulo di laboratorio terminano di norma con un esame orale in cui
viene anche discussa una relazione scritta sulle esperienze svolte nelle attività di laboratorio.
Per il lavoro di tesi vedi apposito paragrafo.
Frequenza
La frequenza è obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per
tutte le altre attività (lezioni, esercitazioni e seminari).
Piani di studio
Al primo anno lo studente deve presentare alla Segreteria Studenti il proprio piano di
studi. Qualora tale piano degli studi coincida con quello proposto nel presente Regolamento,
esso sarà automaticamente approvato.
Gli studenti della Laurea Magistrale possono tuttavia presentare un piano di studio individuale
purché coerente con gli obiettivi del corso di laurea magistrale e con l’Ordinamento. Tali piani
di studio dovranno poi essere sottoposti all'approvazione dal Consiglio di Coordinamento
Didattico.
Propedeuticità
Non esistono sbarramenti tra gli insegnamenti del corso di studio. E’ tuttavia consigliato
sostenere gli esami degli insegnamenti del secondo anno dopo aver studiato quelli del primo.
Attività di orientamento e tutorato
Orientamento per la scelta della tesi. Gli studi terminano gli studi discutendo davanti ad
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 e da essa inviata
alla commissione. Per indirizzare gli studenti verso una scelta consona alle loro aspettative e
alle loro caratteristiche individuali, il CCD presenta nella guida dello studente un elenco molto
dettagliato di possibili temi e organizza una volta all’anno una presentazione sia degli
argomenti di ricerca entro cui tali temi si collocano sia dei laboratori o gruppi di ricerca in cui si
svolge l’attività.
Orientamento relativo al mondo del lavoro. Nell’ultimo anno il CCD organizza, anche con
la partecipazione dei rappresentanti degli studenti, attività di orientamento a frequenza
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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.
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 frequentati. Fanno eccezione alcuni pochi insegnamenti
che hanno una cadenza annuale; gli esami di questi insegnamenti possono quindi essere
sostenuti solo alla fine del II semestre.
L’acquisizione dei crediti relativi ad 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. Di norma, sono previsti almeno 7 appelli d’esame
distribuiti in periodi nei quali sono sospese le attività didattiche. In particolare nel mese di
febbraio, giugno, luglio, agosto e settembre. Sono previste sospensioni straordinarie delle
attività didattiche verso la metà del I semestre (fine novembre) e del II semestre (inizio
maggio) per consentire agli studenti di sostenere esami di anni di corso precedenti a quello
sta 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 ad 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 o 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, i quali valuteranno la capacità del candidato a svolgere un
lavoro originale e a presentarlo criticamente. Il voto di Laurea, espresso in centodecimi, tiene
conto del lavoro di tesi e della qualità del cammino formativo complessivamente percorso, dato
dalla media pesata degli esami sostenuti con esito positivo.
Riconoscimento crediti e modalità di trasferimento
Trasferimenti
Gli studenti attualmente iscritti fuori corso al Corso di Laurea Specialistica in Scienza dei
Materiali (ex DM 509/99) presso l'Università degli Studi di Milano - Bicocca possono optare per
il Corso di Laurea Magistrale in Scienza dei Materiali (ex DM 270/04), ottenendo il
riconoscimento dei crediti relativi agli esami sostenuti in base ad una apposita tabella di
conversione, previo colloquio che ne accerti l’adeguata preparazione (vedi paragrafo
precedente: Norme relative all’accesso).
Gli studenti provenienti da altri Corsi di Laurea Specialistica di questo o di altro Ateneo
possono chiedere di essere iscritti a questo Corso di Laurea con riconoscimenti dei crediti
relativi agli esami precedentemente sostenuti, previo a) verifica di un'apposita Commissione
della coerenza con gli obiettivi e con l’Ordinamento di questo corso di laurea dei programmi
degli esami sostenuti e b) colloquio, che ne accerti l’adeguata preparazione (vedi paragrafo
precedente: Norme relative all’accesso).
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
45
affidati ad 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, Semiconduttori, Dielettrici, Materiali per l’ambiente ed energia, Materiali nei 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/
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 sede
istituzionale di tre Corsi di dottorato (Scienza dei materiali, Nanotecnologie e Chimica, seguiti
complessivamente 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 seguenti
laboratori di alta specializzazione presenti nell'Ateneo, presso cui si svolge ricerca scientifica in
ambiti strettamente collegati alle tematiche della Scienza dei materiali:
- Laboratorio di deposizione film sottili per fasci molecolari
- Laboratorio di proprietà ottiche ed elettriche dei semiconduttori
- Laboratorio di sintesi materiali molecolari e macromolecolari
- Laboratorio di diffrazione raggi X e risonanze di spin nucleare ed elettronico
- Laboratorio di caratterizzazione di isolanti, vetri e materiali per l'accumulo di energia
- Laboratorio di calcolo e modellizzazione
- Laboratorio di fotofisica di materiali molecolari
Altre informazioni
La sede del corso di laurea è situata nel Dipartimento di Scienza dei Materiali:
via R. Cozzi 53– Ed. U5
20126 Milano
Coordinatore del Corso: prof. Nice Terzi
Altro docente di riferimento: prof. Michele Catti
Lo studente potrà ricevere ulteriori informazioni presso:
Segreteria didattica del Corso di Laurea
Sig.ra Alessandra Danese, Sig.ra Angela Erba
Telefono: 02.6448.5102, 5170
Fax:
02.6448.5400
e-mail:
[email protected]
Segreteria didattica (numero di telefono, indirizzo di posta elettronica, orario di ricevimento
degli studenti)
sito web: http:// www.mater.unimib.it/didattica.htm oppure www.unimib.it
Per le procedure e termini di scadenza di Ateneo relativamente alle immatricolazioni/iscrizioni,
trasferimenti, presentazione dei Piani di studio consultare il sito web www.unimib.it.
46
Percorso formativo
Anno I
Curriculum unico
Insegnamento
cfu
Ambito formativo SSD
moduli
Cfu/modulo
semestre
Fisica dello stato solido
8
Caratterizzanti Discipline fisiche e
chimiche
FIS/03
Fisica dello stato solido
8
1e2
Analisi funzionale
4
Affini o integrative
MAT/05
Analisi funzionale
4
1
FIS/01
Caratterizzazione fisica dei materiali
con laboratorio I modulo
4
2
FIS/01
Caratterizzazione fisica dei materiali
con laboratorio II modulo
4
2
CHIM/03
Ossidi e dielettrici I modulo
4
1
FIS/01
Ossidi e dielettrici II modulo
4
1
CHIM/02
Chimica fisica dei materiali con
laboratorio I modulo
4
2
CHIM/02
Chimica fisica dei materiali con
laboratorio II modulo
4
1
CHIM/02
Semiconduttori I modulo
4
2
FIS/03
Semiconduttori II modulo
4
2
CHIM/06
Materiali molecolari e
macromolecolari I modulo
4
1
FIS/03
macromolecolari II modulo
4
1
4
2
Caratterizzazione fisica dei
materiali con laboratorio
Ossidi e dielettrici
Chimica fisica dei materiali
con laboratorio
Semiconduttori
macromolecolari
Insegnamento a sceltaa
8
8
8
8
8
4
chimiche
chimiche
chimiche
chimiche
chimiche
Affini e integrative
Insegnamento a sceltab
47
8
8
a
2
Un insegnamento a scelta fra i seguenti. L’a.a. di attivazione (se 08/09 o 09/10) è indicato
nella quarta colonna
insegnamento
cfu
SSD
Anno di attivazione
semestre
Complementi di analisi
funzionale applicata
4
MAT/05
08/09
2
Interazione radiazione
ionizzante-materia
4
FIS/07
08/09
2
Processi superficiali:
equilibrio e cinetica
4
CHIM/02
08/09
2
Fisica delle superfici
4
FIS/03
08/09
2
Dispositivi elettronici
4
FIS/03
08/09
2
Materiali e processi per la
nanoelettronica e la
spintronica
4
FIS/03
09/10
1
Sintesi e tecniche speciali di
materiali organici
4
CHIM/06
09/10
1
Chimica e tecnologia dei
polimeri
4
CHIM/04
09/10
1
Termodinamica statistica dei
materiali
4
FIS/03
09/10
1
b
Insegnamenti a scelta dello studente per un totale di 8 cfu. Il CCD consiglia di scegliere 2
insegnamenti della tabella precedente.
Anno II
Insegnamento
Cfu
Ambito
SSD
semestre
Nanotecnologie
8
Affini o integrative
ING-INF/01
1
Elettrochimica e corrosione
dei materiali metallici
4
Caratterizzanti Discipline dell'ingegneria
ING-IND/22
1
48
Altre conoscenze utili per
l’inserimento nel mondo del
lavoro
1
Prova finale
43
Ulteriori attività
formative (art. 10,
comma5, lettera d)
Per la prova finale e la
lingua straniera (art. 10,
comma5, lettera c)
2
2
PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DEL
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZA DEI MATERIALI
I ANNO
1° semestre
FISICA DELLO STATO SOLIDO – 8 cfu
L. Miglio
Tel. 02/64485217
Il corso si prefigge di ottenere l’apprendimento dei concetti e delle metodologie più avanzate
della fisica dei solidi cristallini perfetti ed infiniti e di stimolare l’analisi critica di quali variazioni
nelle proprietà comportino condizioni meno ideali, quali si possono trovare nei materiali reali e
nelle moderne nanostrutture artificiali.
A questo fine, il primo modulo del Corso è dedicato alla trattazione dei fenomeni descrivibili in
termini di particella singola, con particolare attenzione a formare quella attitudine modellistica
e quantitativa, che permette di risolvere problemi complicati mediante ingegnose
semplificazioni. La prima parte del secondo modulo analizza invece quei fenomeni microscopici,
intrinsecamente complessi e introdotti dalla interazione tra particelle, che danno luogo a
rilevanti proprietà macroscopiche dei solidi perfetti ed infiniti. In questa fase viene privilegiata
l’attenzione alla comprensione di concetti non intuitivi e lo sviluppo ideale del ragionamento,
piuttosto che la soluzione di problemi quantitativi. Nella ultima parte del secondo modulo,
vengono invece considerati gli effetti sulle proprietà dei solidi della esistenza di difetti (quali
superfici, vacanze o dislocazioni) di disordine (strutturale o composizionale), della riduzione
dimensionale ottenuta con tecniche di Nanotecnologia e i dispositivi che grazie a questi effetti
si possono realizzare.
Si privilegia, anche qui, il carattere metodologico rispetto a quello antologico, convinti che non
esista vero sapere disgiunto dal saper fare.
Programma:
Strutture cristalline e diffrazione
Dinamica reticolare nelle tre dimensioni
Proprieta’ termiche dei solidi
Gas di elettroni liberi e indipendenti
Bande elettroniche nello schema tight binding
Il trasporto di carica
Il calcolo delle bande oltre l’elettrone singolo
Lo schermo del gas elettronico
Le energie strutturali delle fasi cristalline
Ferromagnetismo e proprieta’ magnetiche dei solidi
Proprieta’ dielettriche ed ottiche dei solidi
La superconduttivita’
Oltre il reticolo perfetto: disordine, superfici e difetti
Dimensionalita’ ridotta e dispositivi
Testo Principale:
H. Ibach and H. Luth, Solids State Physics, Springer Verlag.
49
Testi Complementari:
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
C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley Publishing Co.
S. Elliott, The Physics and Chemistry of Solids, John Wiley Publishing Co.
A.P. Sutton, Electronic Structure of Materials, Oxford University Press
M. A. Wahab, Solid State Physics, Narosa Publishing House.
ANALISI FUNZIONALE – 4 cfu
S. Terracini
Tel. 02/64485721
Il corso di propone di fornire quegli strumenti di base di Analisi Matematica (teoria delle
funzioni ed analisi funzionale) neceri nello studio delle equazioni differenziali della Meccanica
(classica e quantistica) e della Fisica in generale.
Programma:
COMPLEMENTI DI ANALISI REALE
Spazi metrici: completezza e compattezza. Spazi di funzioni continue e derivabili. Teorema
delle contrazioni.
Spazi di Hilbert. Spazi di funzioni sommabili Lo spazio L2 .
Funzionali ed operatori lineari. Operatori compatti
ELEMENTI DI ANALISI COMPLESSA
Funzioni olomorfe e funzioni armoniche e coniugate. Il teorema di Cauchy.
Serie di potenze. Equazioni di Gauss, Legendre, Bessel. Funzioni speciali.
Equazione di Laplace: formula di Green, Teorema della media, principio del massimo.
Formula di Poisson.
Formule di rappresentazione per il problema di Dirichlet e di Neumann per la piastra.
PROBLEMI AL CONTORNO ED ELEMENTI DI TEORIA SPETTRALE
Problemi di Sturm-Liouville. Funzioni di Green.
Il Teorema di Ascoli Arzela' ed esistenza degli autovalori.
Disuguaglianza di Bessel, Teorema di Hilbert-Schmidt.
Il principio variazionale di Rayleigh-Ritz.
Espressione asintotica degli autovalori ed autofunzioni.
TRASFORMATA DI FOURIER ED APPLICAZIONI
Convoluzione di funzioni. Relazioni di causalita' e dispersione. Il teorema di Plancharel.
applicazioni alla risoluzione dell'equazione del calore e dell'equazione delle onde.
Trasfomata di Laplace.
Metodo degli operatori.
Distribuzioni e la "funzione delta" di Dirac.
Testi consigliati:
Philip R. Wallace, Mathematical Analysis of Physical Problems, Dover Publications, Inc. New
York, 1972
Reed, Michael and Simon, Barry, Methods of modern mathematical physics. I. Functional
analysis. Academic Press, New York-London, 1972
L'esame consistera' in un prova teorico-pratica orale.
CARATTERIZZAZIONE FISICA DI MATERIALI CON LABORATORIO – 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli, ambedue di 4 cfu, con un unico esame finale. La frequenza è
obbligatoria per le attività di laboratorio ed è fortemente consigliata per tutte le altre attività
(lezioni, esercitazioni e seminari).
50
MODULO I°
Caratterizzazione fisica di materiali - 4 cfu
A. Sassella
Tel. 02/64485160
Programma:
TECNICHE SPERIMENTALI CHE SFRUTTANO L’INTERAZIONE CON ATOMI E MOLECOLE
La microscopia a effetto tunnel: richiami sull’effetto tunnel (STM) e principi della tecnica;
modalità di misura; tecniche nanolitografiche con STM.
Microscopia a forza atomica (AFM): richiami sl potenziale di Lennard-Jones; misure a
contatto; misure in modalità di non-contatto e contatto intermittente; misure di forza
laterale e modulazione di forza. Tecniche nanolitografiche con AFM (litografia dip-pen).
Altre microscopie a sonda: MFM, cenni a SThM, SNOM, EFM.
TECNICHE SPERIMENTALI CHE SFRUTTANO L’INTERAZIONE CON FOTONI
Richiami sulle equazioni di Maxwell nei mezzi; trasmissione e riflessione; unità
spettroscopiche. Onde elettromagnetiche nei mezzi assorbenti; materiali anisotropi e
tensore dielettrico.
Matrici di Jones e ellissometria; principi e applicazioni.
Strumenti interferometrici: principi, apodizzazione, risoluzione e vantaggi.
Spettroscopia di fotoluminescenza.
Spettroscopia Raman.
Fibre ottiche: caratteristiche generali; la propagazione in fibra, i modi, le caratteristiche dei
materiali.
Modalità di esame:
MODULO II°
Laboratorio di caratterizzazione fisica di materiali – 4 cfu
A. Vedda
Tel. 02/64485162
Programma:
1. Esperienze comuni:
Fibre ottiche
Effetto Zeeman
Effetto Meissner
2. Esperienze singole
AFM
Termoluminescenza
Scattering Raman
Modalità di esame:
OSSIDI E DIELETTRICI – 8 cfu
MODULO I°
Ossidi di metalli di transizione – 4 cfu
G. Pacchioni
Tel. 02/64485219
51
Familiarizzare lo studente con la teoria del campo cristallino e con le proprietà degli
ossidi dei metalli di transizione.
Programma:
LEGAME NEI SOLIDI IONICI
Il legame ionico (Energia reticolare di cristalli ionici - Il ciclo di Born-Haber - I composti
ionici puri esistono realmente?)
Carattere covalente in solidi ionici (Legame covalente polare nei solidi)
Teoria del campo cristallino (Energia di stabilizzazione in campo cristallino - Campo
cristallino in simmetria tetraedrica - L’energia di accoppiamento degli elettroni, P - Fattori
che influenzano la separazione 10Dq - Conseguenze della stabilizzazione da campo
cristallino - La stabilizzazione da campo cristallino e la struttura degli spinelli - Distorsione
tetragonale e effetto Jahn-Teller - La coordinazione quadrato planare - Campi cristallini in
altre simmetrie - L’effetto nefelauxetico)
La teoria dell’orbitale molecolare
Spettri a trasferimento di carica
Ossidi ionici con proprietà dielettriche (isolanti)
CENNI DI SPETTROSCOPIE DI STATO SOLIDO
Spettroscopie a raggi-X: XRF, AEFS, EXAFS (Tecniche di emissione - Tecniche di
assorbimento - AEFS - EXAFS)
Spettroscopie elettroniche: ESCA, XPS, UPS, AES, EELS
OSSIDI DEI METALLI DI TRANSIZIONE
Il modello a bande negli ossidi semplici
Il modello di Hubbard (La U di Hubbard e i lantanidi - Il modello di Hubbard applicato ai
composti dei metalli di transizione)
Ossidi isolanti (dielettrici) (Eccitoni - Composti d0 -Altri ossidi di metalli di transizione a
guscio chiuso)
Composti a valenza mista
Impurezze di metalli di transizione (Il laser a rubino - Interazione tra impurezze
magnetiche)
Isolanti magnetici (Ordinamento magnetico di elettroni localizzati)
Ossidi metallici (Transizione metallo/non metallo)
Solfuri di metalli di transizione
DIFETTI E NON-STECHIOMETRIA
Difetti negli ossidi
Composti non-stechiometrici (La wustite - Biossido di uranio - Il monossido di titanio Proprietà elettroniche di ossidi non-stechiometrici)
Conducibilità ionica nei solidi
Modalità dell’esame: prova orale
Modulo II°
Proprietà fisiche di dielettrici per applicazioni ottiche – 4 cfu
A. Paleari
Tel. 02/64485164
Programma:
RISPOSTA DI UN DIELETTRICO A UN CAMPO ELETTROMAGNETICO
Polarizzazione, funzioni di risposta complesse: suscettività, indice di rifrazione
Teorema dispersione-dissipazione, relazione di Kramers-Kronig
Propagazione di onde e.m. nei dielettrici: dispersione, diffusione, assorbimento
dispersione: i parametri di Sellmeier e i coefficienti termo-ottici
Diffusione: modello classico della difusione Rayleigh e dell’effetto Raman
assorbimento: richiami su regole di selezione per le transizioni di dipolo elettrico
VETRI E CRISTALLI: IL RUOLO DELLA STRUTTURA NELLA RISPOSTA OTTICA
Materiali amorfi
Descrizione del disordine e regole di ordinamento
ordine spaziale e disordine cellulare, ordine chimico e disordine topologico
52
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 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 di campo cristallino,
trasferimento d’energia, quenching)
Relazioni tra probabilità di transizione di assorbimento e di emissione
Accoppiamento elettrone-fonone e distribuzione disomogenea dei parametri
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
Nonlinearità del terzo ordine – dispersione e dissipazione nonlineare
APPLICAZIONI OTTICHE DEI DIELETTRICI
Fibre ottiche e guide d’onda – elementi passivi e attivi
Dispositivi emettitori di luce – scintillatori
Optolettronica: modulatori e interruttori ottici
Materiali per laser e per generazione d’armoniche
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
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO – 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli, ambedue di 4 cfu, con un unico esame finale. 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:
MODULO I°
Chimica fisica dei materiali - 4 cfu
M. Catti
Tel. 02/64485139
Programma:
TERMODINAMICA E CINETICA DELLE TRASFORMAZIONI DI FASE
Transizioni di fase nei solidi a un solo componente. Elementi della teoria di LandauGinzburg: parametro d'ordine, ruolo della simmetria strutturale, polinomi di Landau,
esponenti critici.
Proprietà ferroiche legate alle transizioni di fase.
Formazione di soluzioni solide e processi di smescolamento: i sistemi multicomponente non
reattivi; le reazioni chimiche solido-solido e solido-gas. Soluzioni regolari. Energia
di
superficie e d'interfaccia; formazione di bordi di grano; sistemi
policristallini.
Cinetica delle trasformazioni in fase condensata. Processi diffusivi: meccanismi atomici di
diffusione; nucleazione omogenea ed eterogenea; diagrammi TTT, equazione di Avrami;
decomposizione spinodale. Processi non diffusivi: trasformazioni martensitiche.
ASPETTI STRUTTURALI DELLE TRASFORMAZIONI DI FASE, E METODI SPERIMENTALI RELATIVI
53
Strutture incommensurate e modulate. Ordine a lungo e a corto raggio.
Diffrazione di raggi X e di neutroni da cristalli ideali e difettivi.
Radiazione diffusa da agitazione termica (TDS), disordine
strutturale, geminazioni, domini
antifase. Misura della dimensione dei grani e delle deformazioni reticolari dall'allargamento
dei picchi di Bragg. Equazione di Scherrer.
Radiazione X e di neutroni diffusa da fasi non cristalline: la funzione PDF e la formula di
Debye; determinazione della struttura dei vetri.
Applicazioni alla diagnostica delle trasformazioni di fase di materiali inorganici ceramici e
metallici, con esemplificazioni particolari su ferroelettrici e ferroelastici.
MODULO II°
Laboratorio di chimica fisica dei materiali – 4 cfu
R. Ruffo
Tel. 02/64485153
Il laboratorio ha l'obiettivo di familiarizzare lo studente con tecniche preparative e di
caratterizzazione relative a materiali di interesse applicativo. Verranno presi in
considerazione i conduttori ionici utilizzati in applicazioni sensoristiche e termochimiche ed i
semiconduttori per applicazioni sensoristiche e microelettroniche. Gli studenti suddivisi in
gruppi eseguiranno le seguenti esperienze.
Programma:
ESPERIENZA N.1
Uso di conduttori ionici per la misura delle energie di formazione di ossidi e per la
determinazione della pressione parziale di ossigeno.
Elettrodi formati da pastiglie sinterizzate di metalli ed ossidi, con ossido di zirconio come
elettrolita solido, verranno riscaldati in forno. La misura, in un ampio campo di temperature,
della forza elettromotrice della cella galvanica così realizzata, verrà utilizzata per la
determinazione delle energie di formazione degli ossidi. Le fasi presenti saranno identificate
e caratterizzate tramite misure di diffrazione di raggi X.
ESPERIENZA N.2
Preparazione ed uso di sensori a base di ossido di stagno.
L’ ossido di stagno è un semiconduttore la cui conducibilità elettrica è funzione della
stechiometria del materiale, che, a sua volta, è funzione della pressione parziale di ossigeno
o di gas riducenti in equilibrio con il materiale stesso, e pertanto viene utilizzato come
sensore di gas. Film sottili di ossido di stagno, preparati con tecniche sol-gel e di spraypirolisi, verranno depositati tramite spin-coater su opportuni substrati e caratterizzati con
diffrazione di raggi X. La variazione di resistività del sensore opportunamente contattato
sarà misurata in funzione della pressione parziale di idrogeno e/o ossigeno in miscele
idrogeno–azoto e azoto-ossigeno.
ESPERIENZA N.3
Studio degli effetti di trattamenti termici sulle proprietà elettriche e ottiche delsilicio.
La presenza di ossigeno in silicio Czochralski è in grado di provocare una sensibile
variazione della conducibilità elettrica quando il materiale viene riscaldato a temperature
comprese fra 350 e 450°C, a seguito della formazione di specie elettricamente attive. A
temperature più elevate ha luogo, invece, la precipitazione di ossigeno sotto forma di
microcristalli di ossido. L' evoluzione del sistema a varie temperature di trattamento sarà
seguita mediante misure di assorbimento nell' IR, che permettono di studiare le variazioni di
concentrazione di ossigeno, e mediante misure di conducibilità elettrica, per seguire la
formazione di agglomerati di ossigeno elettricamente attivi. La formazione di
microprecipitati di silice e i difetti indotti formatesi in seguito a trattamenti termici verrà,
invece osservata tramite microscopia ottica, dopo opportuni attacchi chimici selettivi.
ESPERIENZA N.4
Determinazione di caratteristiche cristallografico-strutturali, di dimensioni dei cristalli e di
effetti di deformazione reticolare in materiali sottoposti a trasformazioni di fase ad alta
54
temperatura, mediante misure di diffrazione di raggi X e analisi dei dati ottenuti.
55
SEMICONDUTTORI – 8 cfu
Il corso e' diviso in due moduli, ambedue di 4 cfu, con un unico esame finale. La frequenza e'
obbligatoria per entrambi i moduli.
Modalità di esame:
Prova orale relativa agli argomenti complessivamente trattati.
MODULO I°
Chimica dei semiconduttori - 4 cfu
D. Narducci
Tel. 02/64485137
Programma:
PROCESSI DI CRESCITA MASSIVA DI SEMICONDUTTORI
Elementi di teoria della nucleazione: termodinamica dei processi di omonucleazione e di
eteronucleazione. Crescita di cristalli in fasi omogenee e alle interfasi. Crescite secondo
Volmer-Weber, Frank-van der Merwe e Stransky-Krastanov. Epitassia. Coalescenza.
Principali tecniche di preparazione di materiali semiconduttori: produzione di Si metallurgico
e di grado elettronico; crescite di cristalli con le tecniche Czochralsky, Float Zone e
Bridgman.
CHIMICA FISICA DEI DIFETTI E DELLE IMPUREZZE
Richiami di termodinamica delle soluzioni solide e dei difetti. Difetti strutturali: richiami di
teoria dei difetti di punto. Difetti estesi: dislocazioni, difetti planari, precipitati. Droganti e
contaminanti: diffusione, segregazione e precipitazione di impurezze; interazioni tra
impurezze e difetti strutturali (di punto ed estesi); formazione di complessi e fenomeni di
decorazione di difetti estesi.
PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DELLE SUPERFICI
Ricostruzione chimica di superfici reali. Regole di Duke. Bagnabilità delle superfici. Stabilità
delle superfici reali. Reflowing. Superfici di Si: passivazione; ossido nativo, termico e
chimico.
Attacchi chimici: termodinamica e cinetica dei processi di etching in soluzione. Terminazione
e micromorfologia delle superfici di Si (100) e (111).
TECNICHE DI TRATTAMENTO DI SEMICONDUTTORI E CRESCITA DI FILM SOTTILI
Tecniche di trattamento termico. Ossidazione e nitrurazione delle superfici di Si.
Impiantazione ionica e processi di recupero del danno di impianto. Crescite di film sottili:
Physical Vapor Deposition (sputtering, evaporazione), Chemical Vapor Deposition e
Molecular Beam Epitaxy.
Libri di testo:
Dispense del docente
MODULO II°
Fisica dei semiconduttori – 4 cfu
M. Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
STRUTTURA ELETTRONICA
Richiami sulla struttura a bande, massa efficace sua determinazione sperimentale
Approssimazione k⋅p
Difetti reticolari: proprietà strutturali, elettroniche, e vibrazionali
Difetti di punto; droganti; difetti intrinseci; impurezze; complessi.
Difetti “shallow”: teoria della massa efficace.
Difetti “deep”: funzioni di Green.
Tecniche sperimentali per lo studio dei difetti
56
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), effetto Gunn.
MATERIALI MOLECOLARI E MACROMOLECOLARI – 8 cfu
Programma:
Sintesi del programma: I materiali molecolari stanno attraversando una fase di rapidissimo
sviluppo sia scientifico sia tecnologico. Obiettivo di questo corso (articolato in un modulo
chimico ed uno fisico) è di fornire allo studente una approfondita conoscenza della fisica e
chimica di questi materiali, le quali sono alla base del loro utilizzo in dispositivi per fotonica,
optoelettronica ed elettronica su scala molecolare.
MODULO I° – 4 cfu
G.A. Pagani
Tel. 02/64485228
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.
Materiali per assorbimento multifotonico
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 CELLE FOTOVOLTAICHE
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.
Testi consigliati:
Jonathan W. Steed, David R. Turner, Karl J. Wallace, Core Concepts in Supramolecular
Chemistry and Nanochemistry, John Wiley&Son
57
Dispense e lucidi del docente
Modalità d'esame: prova orale
MODULO II° – 4 cfu
R. Tubino
Tel. 02/64485221
e-mail: riccardo.t [email protected]
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.
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
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COMPLEMENTI DI ANALISI FUNZIONALE APPLICATA - 4 cfu
S. Terracini
Tel. 02/6448.5721
Programma:
Elementi della toria della misura di Lebesgue: lo spazio L2 . Teoria degli operatori negli
spazi di Hilbert..
Elementi di calcolo delle variazioni applicata alle forze superficiali e caratterizzazione
variazionale degli autovalori.
Testi consigliati:
INTERAZIONE DI RADIAZIONE IONIZZANTE E MATERIA - 4 cfu
M. Martini
Tel. 02/64485166
Programma:
Effetti di ionizzazione e trasferimento di energia da parte di radiazione elettromagnetica
Interazione della radiazione direttamente ionizzante (particelle cariche) con i materiali
Interazione dei neutroni con i materiali
Effetti delle radiazioni sui materiali. Difetti indotti dalle radiazioni negli isolanti
Danneggiamento da radiazione. Resistenza alle radiazioni
Rivelatori di radiazioni.
Catodoluminescenza, radioluminescenza termoluminescenza
Electron Spin Resonance
Analisi con fasci di particelle, IBA (Ion Beam Analysis)
XRF (X-Ray Fluorescence)
Cenni di dosimetria, materiali dosimetrici.
Sorgenti di radiazioni. Radioattività naturale e artificiale. Acceleratori di particelle.
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
PROCESSI STATISTICI E CINETICA DELLE SUPERFICI – 4 cfu
Insegnamento tenuto da Professore a contratto
Il corso sara’ dedicato alla descrizione meccanico-statistica e cinetica di un’ampia classe di
feomeni superficiali. Il corso presuppone la conoscenza dei principi di meccanica statistica e
fornira’ le tecnicalita’ necessaria alle applicazioni. Sara’ fornito materiale didattico e verranno
tenuti seminari specialistici mostranti esempi di applicazione della teoria.
Programma:
La superficie si manifesta sempre come un’insaturazione di parte dei legami che
caratterizzano gli atomi in fase condensata. Questa parziale insaturazione viene rimossa
attraverso fenomeni di ricostruzione o, in presenza di un’atmosfera, di adsorbimento.
Questi fenomeni saranno descritti sia nel caso di superfici “hard” (che non si modificano in
seguito all’adsorbimento) che di superfici “soft” (che, al contrario, vanno incontro ad
apprezzabili cambiamenti in seguito all’adsorbimento). Mentre l’adsorbimento su superfici
hard e’ adeguatamente descritto nell’ambito di una teoria ormai stabilizzata, l’adsorbimento
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su superfici soft e’ l’oggetto di una teoria in divenire. I tipici fenomeni considerati da questa
teoria sono eterogeneita’, ricostruzione, allostericita’ed isteresi. Esempi di adsorbenti soft
sono sono i polimeri e i materiali biologici (proteine, acidi nucleici, complessi
sopramolecolari, etc.).
FISICA DELLE SUPERFICI - 4 cfu
M. I. Trioni
Tel. 02/6448 5226
Programma:
Introduzione alla Fisica delle Superfici e alle problematiche dell'Ultra Alto Vuoto. Analisi
chimica superficiale, tecniche elettroniche e di analisi di massa. Rilassamenti e ricostruzioni
superficiali, scattering atomico, STM. Stati elettronici di superficie: Modello a Jellium per
metalli semplici, dipoli superficiali e funzione lavoro. Modelli unidimensionali di stati
elettronici di superficie, Tamm e Shockley. Estensione 3dim, densità di stati e dispersioni
superficiali da AR-UPS. Stati elettronici e ricostruzioni notevoli nei metalli con orbitali d.
Stati elettronici di Silicio ideale e ricostruzioni notevoli. Interazione gas-superficie:
Scattering gas-superficie, Fisisorbimento e Chemisorbimento, Cinetica di assorbimento.
Vibrazioni superficiali.
DISPOSITIVI NANOELETTRONICI - 4 cfu
M. Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
SEMICONDUTTORI FUORI EQUILIBRIO TERMICO
Bassa iniezione.Equazione di continuità. Tempo di vita. Lunghezza di diffusione.
Ricombinazione superficiale. Processi di ricombinazione.
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.
CONTATTO METALLO–SEMICONDUTTORE
Diodo Schottky. Caratteristica I-V. Stati di interfaccia. Contatti Ohmici.
TRANSITOR BIPOLARE A GIUNZIONE
Correnti. Funzionamento in modo attivo. Guadagno. J-FET. MESFET.
METALLO OSSIDO SEMICONDUTTORE
Struttura a bande. Capacitore MOS. Accumulazione, svuotamento e inversione.
Capacità. Effetto degli stati di interfaccia. Il MOSFET.
EVOLUZIONE DEL MOSFET
SOI MOSFET, substrati ad alta mobilità, high-k, effetti quantistici nel canale di
inversione, effetto Hall quantistico, correnti di perdita.
DISPOSITIVI ELETTRONICI A ETEROGIUNZIONE
HBT, HEMT.
DISPOSITIVI ELETTRONICI BASATI SU EFFETTI QUANTISTICI
Diodi tunnel, Tunneling-FET, dispositivi a bassa dimensionalità, Fin-FET, transitor
a singolo elettrone (SET), Coulomb blockade, risonanza Kondo.
DISPOSITIVI DI MEMORIA NON VOLATILE
Memorie FLASH.
CENNI AI DISPOSITIVI DI MEMORIA NON VOLATILE INNOVATIVI
Nanocristalli, PCM, RRAM.
DISPOSITIVI ELETTRONICI E SPINTRONICI EMERGENTI
Spin, valvole e transistor di spin, giunzioni tunnel magnetiche.
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DISPOSITIVI A STATO SOLIDO PER COMPUTAZIONE QUANTISTICA
Cenni alla computazione quantistica, qubit, spin in semiconduttori:
manipolazione, entanglement, rivelazione.
Testi adottati:
R.F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, Addison Wesley
Note integrative del docente
MATERIALI E PROCESSI PER LA NANOELETTRONICA E LA SPINTRONICA - 4 cfu
M. Fanciulli
Tel. 02/6448 5034
Programma:
MATERIALI PER LA NANOELETTRONICA E SPINTRONICA
Ossidi attivi e passivi, metalli per interconnessioni, materiali attivi in dispositivi emergenti
(ossidi, materiali a cambiamento di fase, nanocrtistalli e nanoclusters, materiali magnetici).
PROCESSI E TECNOLOGIE PER LA NANOELETRONICA
Crescita di bulk e drogaggio. Crescita di film sottili: metodi fisici (Sputtering, Evaporazione,
MBE), metodi chimici (CVD, MOCVD, ALD). Ossidazione wet e dry. Impiantazione. Processi
litografici (fotolitografia e litografia a fascio elettronico). Attacchi chimici. Metallizzazioni.
Processi semplificati per la produzione di MOSFET, transistor bipolari, MTJ.
LABORATORIO DI NANOELETTRONICA
Progetto e realizzazione di un dispositivo microelettronico (attività di laboratorio).
SINTESI E TECNICHE SPECIALI DEI MATERIALI ORGANICI – 4 cfu
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.
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CHIMICA E TECNOLOGIA DEI POLIMERI – 4 cfu
P. Sozzani
Tel. 02/64485124
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.
TERMODINAMICA STATISTICA DEI MATERIALI - 4 cfu
F. Montalenti
Tel. 02/64485226
Il Corso prevede una serie di lezioni frontali, parte delle quali svolte con l'ausilio diretto del
computer, e di esercitazioni di laboratorio in aula informatica.
Programma:
TEORIA GENERALE
Richiami di Meccanica Statistica
Medie di ensemble e medie temporali
Approssimazione adiabatica e descrizione classica del moto nucleare
Descrizione ab initio della dinamica di un sistema a molte particelle
Descrizione classica: il potenziale interatomico
Potenziali a coppie e potenziali a molti corpi
Cutoff e condizioni periodiche al contorno
Integrazione delle equazioni del moto classiche
La dinamica molecolare classica
Calcolo di grandezze medie e fluttuazioni attraverso la dinamica molecolare classica
Simulazioni microcanoniche, isocinetiche, e canoniche
Statica molecolare
Il metodo di Monte Carlo alla Metropolis
Processi cinetici: legge di Arrhenius, calcolo delle barriere di diffusione
SUPPORTO ALL'UTILIZZO DELL'AULA INFORMATICA
Il sistema operativo Linux
Software gratuiti utili: gnuplot, latex, xfig, ghostview
Richiami di programmazione in FORTRAN
ESERCITAZIONI
Le esercitazioni verranno decise dal docente durante il corso. In generale,
esse possono riguardare:
La simulazione mediante dinamica molecolare classica di proprieta'
strutturali (funzione di correlazione a coppie, funzione di distribuzione
degli angoli di legame, etc.) di sistemi semiconduttori in forma cristallina, amorfa o liquida.
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La simulazione mediante dinamica molecolare classica di processi diffusivi di superficie per
sistemi metallici.
Semplici simulazioni di Monte Carlo basate su codici interamente scritti dagli studenti.
Altro (in base ad eventuali richieste specifiche).
Testi consigliati:
M.P. Allen e D.J. Tildesley, Computer simulations of liquids, Oxford.
D. Frenkel e B. Smit, Understanding molecular dynamics simulations, Academic Press.
Modalità d'esame: Prova orale + relazione scritta sulle esercitazioni.
NANOTECNOLOGIE – 8 cfu
N. Terzi
Tel. 02/64485222
Programma:
L’argomento del Corso sono le Nanotecnologie, non gli effetti che particolari Nanostrutture
di specifici materiali possono dare e che saranno trattate in altri insegnamenti della Laurea
Magistrale. Per questo sono privilegiati gli aspetti di sintesi e di manipolazione, trasversali a
diversi tipologie di materiali, sottintendendo che la caratteristica del controllo a scala
nanometrica accomuna tutte le procedure nanotecnologiche.
Introduzione alle Nanotecnologie
Tecnologie per la preparazione di materiali nanostrutturati
Principi e tecnologie di autoassemblaggio in strato sottile
Tecniche di litografia nanometrica e di nanomanipolazione
Testi consigliati:
Nanoscale Science And Technology, Edited by R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan,
2005, John Wiley and Sons
ELETTROCHIMICA E CORROSIONE DEI MATERIALI METALLICI – 4 cfu
C.M. Mari
Tel. 02/64485122
Questo insegnamento si pone come obiettivo la presentazione di alcuni argomenti di base e di
alcuni aspetti applicativi dell’elettrochimica. Saranno presi in considerazione i principi formativi
sia dell’elettrochimica tradizionale sia di quella allo stato solido e gli elementi fondamentali
della corrosione a umido.
Ulteriore scopo di questo corso è quello d’integrare e ampliare la conoscenza sulle proprietà
delle superfici con particolare riferimento alle interazioni conduttore ionico-conduttore
elettronico nelle interfacce solido-liquido, solido-gas e solido-solido.
Questo corso potrebbe essere propedeutico a un successivo insegnamento dedicato alla
descrizione sia dei principi di funzionamento dei dispositivi elettrochimici sia delle proprietà dei
materiali necessari per la loro realizzazione.
Programma:
ELETTROLITI
I conduttori ionici liquidi, solidi e polimerici: descrizione e meccanismi dei processi di
trasporto.
TERMODINAMICA ELETTROCHIMICA
Approfondimenti sul potenziale elettrochimico, sul potenziale d’elettrodo, sull’ equazione di
Nernst e sugli elettrodi di riferimento. Utilizzo di celle galvaniche per la determinazione
sperimentale di grandezze termodinamiche.
CINETICA ELETTROCHIMICA
La sovratensione, l’equazione di Buthler e Volmer e di Tafel, determinazione della cinetica
dei processi elettrochimici (metodi stazionari e dinamici).
CORROSIONE
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Termodinamica (diagrammi di Pourbeaux) e cinetica (teoria del potenziale misto) in
ambiente acquoso, prevenzione e protezione dalla corrosione.
PROCESSI ELECTROCHIMICI NELLA TECNOLOGIA MICROELETTRONICA
Descrizione di alcuni processi e apparecchiature elettrochimiche utilizzati nella produzione di
dispositivi microelettronici.
Testi consigliati:
"Modern Electrochemistry1, Ionics"Second Edition John O'M Bockris and Amula K.N. Reddy,
Plenum Press New York and London
"Modern Electrochemistry 2A Fundamentals of Electrodics" Second Edition, John O'M
Bockris, Amula K.N. Reddy and Maria Gamboa-Aldeco, Kluwer Academic/Plenum Publisher
New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow
"Modern Electrochemistry 2BElectrodics in Chemistry, Engineering, Biology, and
Enviromental Science" Second Edition, John O'M Bockris, Amula K.N. Reddy, Kluwer
Academic/Plenum Publisher New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow.
G. Bianchi, T. Mussini, Fondamenti di elettrochimica, Ed. Masson, 1993.
P. Pedeferri, Corrosione e protezione dei materiali metallici, Ed. CittàStudi, 1978
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SCELTA DEGLI ARGOMENTI PERLA PROVA FINALE (LAUREA) E PER
LA TESI DI LAUREA (LAUREA MAGISTRALE)
Una volta superati tutti gli esami degli insegnamenti proposti nel piano di studi, lo studente sia
della Laurea che della Laurea Magistrale, termina gli studi discutendo davanti ad una
commissione i risultati di un’attività personale, contenuti in una relazione scritta, presentata
nei dovuti tempi alla segreteria e da essa inviata alla commissione. Tale prova viene
denominata prova finale (6 crediti) per la Laurea e discussione di tesi di laurea (43 crediti) per
la Laurea Magistrale. Procedure, crediti e modalità da attivare per farsi assegnare dal CCD,
prima, e riconoscere poi questa attività sono stati illustrati precedentemente per ambedue i
corsi di studio. Qui si vuole ricordare agli studenti il ruolo attivo che essi devono avere in
questa fase del loro percorso formativo, suggerire loro le diverse vie che si aprono per
concretizzare la loro scelta e fornire una rassegna dei possibili argomenti.
In ambedue i corsi di studio, Laurea e Laurea Magistrale, gli studenti avranno sicuramente
incontrato temi che li hanno appassionati e che vorrebbero approfondire; il lavoro per la prova
finale o per la tesi sono proprio il momento opportuno. Per identificare il tema specifico
all’interno dell’argomento scelto e il laboratorio o il gruppo di ricerca in cui svolgere l’attività, si
consigliano più vie: contattare i docenti i cui interessi scientifici sono più prossimi al tema
desiderato; discuterne con i giovani in formazione (dottorandi, specializzandi, post-doc,
assegnisti, tutor) che frequentano il dipartimento di Scienza dei materiali; leggere gli avvisi in
bacheca che, soprattutto per l’indirizzo applicativo, danno una buona panoramica delle attività
proposte e delle competenze acquisibili durante uno stage presso un’azienda; interpellare i
docenti della commissione Tirocini; consigliarsi col presidente del CCD.
Si ricorda infine che le attività per la prova finale del corso di Laurea valgono 6 crediti, sono
conseguentemente di durata limitata (un mese per l’indirizzo metodologico e tre mesi per lo
stage esterno) e sono studiate affinché lo studente termini avendo acquisito competenze su un
tema definito: conduzione di una apparecchiatura o di un set up complesso, sintesi e
caratterizzazione di uno specifico materiale, suo utilizzo in condizioni particolari, utilizzo di
librerie informatiche per simulazioni numeriche di proprietà di materiali, acquisizione ed analisi
dei dati relativi ad una specifica proprietà di uno specifico materiale, ecc.
Le attività per il lavoro di tesi della Laurea Magistrale sono istituzionalmente di durata molto
maggiore (43 crediti), richiedono una presenza prolungata (almeno 9 mesi) e a tempo pieno
presso un laboratorio o gruppo di ricerca e devono comunque durare un tempo congruo perché
il laureando porti a termine un lavoro originale e compiuto su un tema complesso.
Qui di seguito vengono riportati suggerimenti di possibili argomenti per queste attività; i temi
elencati sono legati alla ricerca attualmente svolta da docenti del Dipartimento di Scienza dei
materiali, i quali pertanto possono svolgere, su questi temi, le funzioni di relatore per la prova
finale e per la tesi.
Questo non vuol dire che uno studente non possa proporre un argomento da svolgere presso
altri dipartimenti dell’ateneo o presso laboratori di ricerca esterni; il CCD deve comunque
approvare la scelta che deve essere coerente col progetto formativo complessivo del corso di
studi.
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PROPOSTA DI ARGOMENTI PER LA PROVA FINALE E PER TESI DI LAUREA
DA SVOLGERSI PRESSO IL DIPARTIMENTO DI SCIENZA DEI MATERIALI
Prova finale (6 crediti). Qui di seguito vengono proposti possibili argomenti per la prova finale,
corredati da una breve qualifica delle competenze che gli studenti possono acquisire durante
questa limitata attività.
Tesi di laurea magistrale (43 crediti). Gli argomenti per la tesi sono di massima quelli qui
sotto elencati, anche se una migliore definizione del tema e del titolo finale avverrà durante lo
svolgimento del lavoro di tesi, in funzione degli sviluppi e degli approfondimenti che la stessa
attività di ricerca suggerirà. Una presentazione più ampia dei temi proposti, entro il quadro
delle ricerche in atto nei diversi gruppi del Dipartimento di Scienza dei materiali, si trovano
nella relazione annuale del dipartimento ovvero sul sito del CCD, nel rendiconto della
presentazione annuale organizzata dal CCD.
Michele CATTI
A- Materiali per lo stoccaggio d'idrogeno: relazioni tra struttura e comportamento
termodinamico
Attività di tipo: sperimentale
Conoscenze e/o abilità acquisite: capacità di sintetizzare materiali inorganici e metallici
in forma nanometrica, e d'identificarli con diffrattometria di raggi X; conoscenze sulle reazioni
solido-gas, e esperienza sulla misura delle proprietà termodinamiche relative.
B- Sintesi e caratterizzazione strutturale di conduttori ionici al litio
Conoscenze e/o abilità acquisite:
esperienza di sintesi di materiali ceramici con
tecniche allo stato solido; capacità di utilizzare la diffrattometria di raggi X a scopo analitico e
di determinazione delle proprietà strutturali delle fasi solide; conoscenze sulle relazioni tra
struttura e mobilità ionica negli elettroliti solidi d'interesse per l'accumulo di energia.
C - Modelli di simulazione della mobilità ionica negli elettroliti solidi
Attività di tipo: teorico-computazionale
Conoscenze e/o abilità acquisite: esperienza iniziale di utilizzo di programmi di calcolo
quanto-meccanici per valutare l'energia totale dei solidi; comprensione di semplici modelli di
simulazione delle barriere energetiche nei processi di trasporto ionico nei solidi.
D- Modelli di simulazione della reazione di formazione e decomposizione di un idruro
metallico
Attività di tipo: teorico-computazionale
Conoscenze e/o abilità acquisite: esperienza iniziale di utilizzo di programmi di calcolo
quanto-meccanici per valutare l'energia totale dei solidi; conoscenze sulle relazioni esistenti tra
struttura cristallina e entalpia di formazione di un solido.
Emiliano BONERA, Emanuele GRILLI, Mario GUZZI, Stefano SANGUINETTI
SPETTROSCOPIA OTTICA DI SEMICONDUTTORI
A) Proprietà elettroniche e vibrazionali di eterostrutture e nanostrutture basate su
leghe silicio/germanio
Le leghe di silicio e germanio e le relative strutture a confinamento quantico presentano un
forte interesse scientifico, in quanto costituiscono un sistema con struttura a bande
ingegnerizzabile basato sui più semplici e noti semiconduttori elementali. Tali leghe sono
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inoltre di grande interesse applicativo perché potrebbero aprire la via a sistemi optoelettronici
compatibili con la tecnologia della microelettronica. Lo studio delle loro proprietà elettroniche e
vibrazionali con tecniche spettroscopiche (assorbimento ottico, fotoluminescenza, Raman) e
microspettroscopiche è condotto in stretta collaborazione con gruppi capaci di crescere queste
strutture con tecnologie avanzate e di caratterizzarne le proprietà morfologiche e strutturali.
B) Proprietà elettroniche di nanostrutture di semiconduttori III-V con confinamento
quantistico dei portatori quantici cresciuti con tecniche innovative
Il nostro gruppo è attivo da tempo nello studio di semiconduttori III-V e delle relative strutture
a confinamento quantico di larga applicazione nell’optoelettronica. Sono diffusi laser a stato
solido che sfruttano l’alta efficienza di ricombinazione radiativa dovuta alla natura diretta
dell’energy gap. Tecniche di crescita innovative, che si stanno implementando presso i
laboratori del Centro Interuniversitario L-NESS consentiranno la realizzazione di strutture
quantiche non convenzionali, di cui verranno studiate la proprietà elettroniche con tecniche
spettroscopiche e microspettroscopiche.
Conoscenze e/o abilità acquisite: Impiego della spettroscopia ottica per lo studio delle
proprietà di semiconduttori e nanostrutture. Studio sperimentale di proprietà elettroniche e
vibrazionali di nanostrutture a semiconduttore.
Marco FANCIULLI
Fisica e tecnologia dei semiconduttori
A) Crescita e caratterizzazione di materiali per dispositivi nanoelettronici e
spintronici
a) Crescita mediante MBE o ALD e caratterizzazione in-situ di ossidi ad alta costante
dielettrica su substrati ad alta mobilità (Ge, GaAs)
b) Crescita e caratterizzazione di ossidi su silicio per applicazioni in memorie non
volatili innovative
c) Crescita mediante ALD di ossidi e metalli per la realizzazione di strutture tunnel
magnetiche (MTJ) e loro caratterizzazione funzionale
d) Tunneling inelastico e risonanza di spin elettronico per lo studio di difetti di punto in
ossidi ultrasottili ed alla interfaccia ossido/semiconduttore
B) Spettroscopia di risonanza di spin elettronico e magnetotrasporto in nanostrutture
di silicio per elettronica a singolo atomo e computazione quantistica
a) Studio di donori in silicio ed in nanostrutture di silicio (quantum dots e quantum
wires)
b) Determinazione dei tempi di coerenza di donori ed altre impurezze in silicio
mediante risonanza di spin elettronico pulsata
c) Tunneling risonante in nanostrutture di silicio (Fin-Fets) in presenza di alti campi
magnetici (12T), a basse temperature (300mK) ed in presenza di micro-onde.
d) Calcolo delle proprietà elettroniche di donori in nanostrutture di silicio
Attività di tipo: sperimentale e teorica
conoscenze e/o abilità acquisite: conoscenze relative alla crescita di materilai ossidi,
anche magnetici, ed alle tecniche di caratterizzazione morfologica, strutturale, magnetica ed
elettrica ed al funzionamento di dispositivi innovativi nanoelettronici e spintronici.
Comprensione dell’impiego di diverse tecniche sperimentali basate su campi magnetici e
criogenia per lo studio delle proprietà di di trasporto anche dipendente dallo spin in
semiconduttori e nanostrutture
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Maurizio ACCIARRI, Simona BINETTI, Dario NARDUCCI
Chimica Fisica dei Semiconduttori
a) Caratterizzazione elettrica ed ottiche di silicio multicristallino per applicazioni
fotovoltaiche
b) Caratterizzazione strutturale, elettrica e studio della difettualità di film di silicio
nanocristallino per applicazioni fotovoltaiche
c) Crescita mediante tecniche di sputtering ed evaporazione di film sottili di CIGS
(CuInGaSe2) e loro caratterizzazione
d) Caratterizzazione di prototipi di celle solari ad alta efficienza basati su multigiunzione o a
quantum dots
conoscenze e/o abilità acquisite: Lo studente potrà acquisire conoscenze di proprietà
ottiche e di trasporto elettronico dei semiconduttori con particolare riferimento a materiali per
applicazioni fotovoltaiche. Inoltre, durante il periodo di Attività avrà la possibilità di utilizzare
alcuni tipici strumenti usati per caratterizzazione elettrica ed ottica di semiconduttori.
e) Realizzazione di sensori chimici per modificazione di superfici di silicio poroso e/o
cristallino per immobilizzazione di molecole organiche
Attività di tipo:sperimentale,
Conoscenze e/o abilita' acquisite:tecniche di funzionalizzazione di superfici, utilizzo di
spettroscopia infrarossa in Riflessione Totale Attenuata (ATR) e di tecniche di caratterizzazione
elettrica
f) Spettroscopia vibrazionale e di luminescenza di nanobolle ottenute per impiantazione
ionica in Si monocristallino
Conoscenze e/o abilita' acquisite:utilizzo di strumentazione e tecniche di
fotoluminescenza, e di spettroscopia infrarossa in Riflessione Totale Attenuata (ATR).
g) Modificazione delle superfici di silicio attraverso l’immobilizzazione di molecole organiche
e organometalliche allo scopo di aumentare l’efficienza di conversione delle celle solari
Conoscenze e/o abilita' acquisite: tecniche di deposizione di film sottili e metodi di
funzionalizzazione di superfici , utilizzo di strumentazione
di fotoluminescenza
e di
assorbimento.
Adele SASSELLA, Alessandro BORGHESI, Marcello CAMPIONE
A - Deposizione di film sottili molecolari
L'attività si svolgerà effettuando la crescita di film sottili ed eterostrutture epitassiali di
materiali
molecolari organici e studiando il processo di crescita con una tecnica ottica applicata in-situ
- conoscenze nell’ambito della fisica dei solidi molecolari
- utilizzo di tecniche di deposizione in ultra-alto vuoto
- utlizzo di tecniche ottiche in-situ
B - Studio della morfologia di cristalli e film sottili molecolari
Lo studio di morfologia e struttura di film sottili, eterostrutture epitassiali e cristalli singoli di
materiali
molecolari organici si affianca alla crescita di tali campioni e verrà condotto tramite varie
tecniche di
microscopia
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- utilizzo di tecniche di microscopia ottica e microscopie a stilo
C - Studio delle proprietà ottiche di cristalli e film sottili molecolari
L'attività consisterà nello studio delle proprietà ottiche di film sottili, eterostrutture epitassiali e
cristalli singoli di materiali molecolari organici e verrà condotto tramite varie tecniche di
spettroscopia ottica.
- utilizzo di tecniche di spettroscopia ottica
Antonio PAPAGNI, Luciano MIOZZO
(Temi di ricerca condotti in collaborazione con A. Borghesi, A. Sassella, M. Moret e S. Tavazzi)
1 )Sintesi di derivati rubrenici e tetracenici per applicazioni in optoelettronica (laser
a stato solido) e nel fotovoltaico
2) Sintesi di sistemi aromatici fluorurati con proprietà di semiconduttori organici di
tipo n.
3) Sintesi di semiconduttori paramagnetici organici basati su sistemi policoniugati
paramagnetici per applicazioni in magnetismo molecolare e spintronica
4) Sintesi di semiconduttori organici funzionalizzati per la preparazione di superfici
nanostrutturate ibride organico-inorganiche
conoscenze e/o abilità acquisite: Lo studente acquisirà la giusta manualità per condurre
correttamente sintesi organiche dalla loro fase di conduzione delle reazioni chimiche coinvolte
fino al recupero, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti in laboratorio. Inoltre, lo
studente avrà l’opportunità di partecipare attivamente alla discussione, elaborazione delle
strategie di sintesi e delle finalità della ricerca condotta.
Silvia TAVAZZI, Antonio PAPAGNI, Leonardo SILVESTRI
A - Crescita e studio delle proprietà ottiche di monocristalli di tetrafenilbutadiene in
vista del loro utilizzo per la realizzazione di cavità laser
- competenze nella crescita di monocristalli molecolari
- competenze nell’utilizzo di tecniche e strumentazione di spettroscopia ottica (trasmissione,
riflessione, ellissometria, emissione)
- conoscenze nell’ambito delle proprietà foto-fisiche di solidi molecolari
B - Studio delle proprietà ottiche di microcavità monocristalline a geometria verticale
di tetracene
Attività di tipo: sperimentale/teorica
riflessione, emissione)
- conoscenze nell’ambito dell’ottica dei cristalli e nell’ambito delle microcavità laser
C - Realizzazione di eterostrutture ibride di molecole organiche intercalate in matrici
inorganiche e studio delle loro proprietà ottiche
69
- competenze nell’utilizzo di tecniche chimiche per la realizzazione e la caratterizzazione di
eterostrutture ibride
riflessione, emissione)
Massimo MORET, Marcello CAMPIONE
Crescita di cristalli di semiconduttori organici per applicazioni in
elettronici
dispositivi
A) Crescita e caratterizzazione di cristalli singoli di semiconduttori organici per applicazioni in
transistor ad effetto di campo
B) Crescita e caratterizzazione di complessi molecolari per applicazioni nel fotovoltaico
C) Preparazione, caratterizzazione e deposizione da fase liquida su semiconduttori organici di
nanoparticelle metalliche
Conoscenze e/o abilità acquisite: strumentazione e metodi per la crescita di materiali
nella forma di cristalli singoli; metodi di purificazione di materiali molecolari organici; ottica
cristallografica per l'analisi dei campioni cristallini; microscopie ottiche e a scansione di sonda
per l'analisi morfologica dei campioni.
Giorgio PAGANI, Luca BEVERINA
A) Sviluppo di fotosensibilizzatori di ossigeno di singoletto per applicazioni in
nanomedicina e disinquinamento ambientale
B) Sviluppo di fotosensibilizzatori
completamente organiche
squarainici
per
celle
solari
ibride
e/o
C) Sintesi e caratterizzazione di materiali organici conduttori elettrocromici sia
polimerici sia a basso peso molecolare
conoscenze e/o abilità acquisite: sintesi di molecole organiche coniugate, loro
caratterizzazione spettroscopica identificativa (NMR, IR, UV-Vis) e caratterizzazione
elettrochimica (voltammetria ciclica, spettroelettrochimica). Tecniche di deposizione di
materiali organici in forma di film sottile (spin coating, dip coating, casting). Tecniche di
caratterizzazione spettroscopica di sensibilizzazione di ossigeno di singoletto. Conoscenze di
base relative alla veicolazione di farmaci tramite strategie di funzionalizzaione con carrier
opportuni (zuccheri, colesterolo…).
Alessandro ABBOTTO
(www.mater.unimib.it/utenti/abbotto)
Materiali Organici e Ibridi Inorganico-Organici per Fotonica e Optoelettronica nei
seguenti ambiti:
a) Celle solari organiche e ibride;
b) Ottica non-lineare del II ordine (telecomunicazioni a banda larga e data networks, guide
d’onda attive);
c) Multifotonica (lasers, limitatori ottici, bioimaging tridimensionale, medicina e
fototerapia);
d) Cristalli fotonici: opali diretti e inversi;
70
e) Plasmonica: sistemi cromoforo-superficie metallica e cromoforo-nanoparticella
metallica;
f) Semiconduttori polimerici (per transistor, LED, LET, celle solari e altri dispositivi
optoelettronici);
g) Materiali ibridi inorganico-organici (sol-gel/cromoforo);
h) Nanoarchitetture multicromoforiche per lo studio delle interazioni intermolecolari e delle
loro proprietà ottiche nonlineari (controllo strutturale delle proprietà di
nanoarchitetture, materiali funzionali e dispositivi; relazioni struttura-attività;
knowledge-based technology);
i) Materiali fotorefrattivi (optical storage, memorie olografiche ad alta capacità);
j) Antenne molecolari.
Conoscenze e/o abilità acquisite: Ricerca bibliografica e brevettuale on line; sintesi di
molecole e materiali organici incluso tecniche in atmosfera inerte e altre metodologie
avanzate; caratterizzazione molecolare (NMR, spettroscopia di assorbimento ed emissione
elettronica, infrarosso, stabilità, ecc.); elementi di sicurezza in laboratori chimici; lavoro in
team (group-meeting) e capacità di esposizione orale e scritta; contatti con gruppi
interdisciplinari.
Giorgio SPINOLO
Proprietà ottiche e di trasporto ionico in minerali di interesse gemmologico
L' attività è sostanzialmente di carattere sperimentale e riguarda:
a) Spettroscopia ottica di impurezze cromoforiche in ossidi naturali e sintetici
(corindone,berillo,quarzo) ed interpretazione sulla base della teoria del campo cristallino
b) Spettroscopia di impedenza per lo studio della mobilità ionica di impurezze in ossidi naturali
e sintetici(corindone,berillo,quarzo) ed ottimizzazione dei processi di elettro-diffusione
("sweeping in" e "sweeping out").
conoscenze e/o abilità acquisite: utilizzo di apparecchiature di caratterizzazione
elettroottica.
Alberto PALEARI
Proprietà ottiche lineari e nonlineari di vetri nanostrutturati per applicazioni
optoelettroniche
a) Proprietà di generazione di seconda armonica di vetri contenenti nanostrutture di
biossido di stagno nanocristallino ad ampio gap – processi di laser poling in sistemi
nanostrutturati.
b) Proprietà di emissione ottica per iniezione di portatori di carica in film di biossido di
silicio nanostrutturato contenenti nanostrutture di biossido di stagno nanocristallino ad
ampio gap – studio dell’emissione nell’UV delle nanostrutture e dei modi di microcavità.
Attività di tipo:sperimentale
conoscenze e/o abilità acquisite:
Anna VEDDA
Proprieta' di
scintillazione
cristalli
e
vetri
luminescenti
per
applicazioni
nel
campo
della
71
Proprieta' ottiche di materiali scintillatori
Conoscenze e/o abilita' acquisite: utilizzo di strumentazione e tecniche di radio-fotoluminescenza e di termoluminescenza.
Franco MEINARDI, Riccardo TUBINO
A -Nuove sorgenti di luce nel vicino infrarosso per applicazioni TELECOM
Attività di tipo: Sperimentale con modellizzazione
Conoscenze e/o abilità acquisite: preparazione campioni, spettroscopia di
fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure ottiche in campi
magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi.
B - Nanostrutture ibride organico-inorganico a base di nanocanali e loro applicazioni
fotofisiche
Conoscenze e/o abilità acquisite: fabbricazione di nanostrutture per self assembly,
spettroscopia di fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure
ottiche in campi magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi.
C - Cristalli fotonici monodimensionali per applicazioni in laser organici DFB
Conoscenze e/o abilità acquisite: preparazione cristalli fotonici, spettroscopia di
magnetici
intensi
(5T),
microscopia
ottica
confocale,
modelli
interpretativi.
D -Superradianza e fenomeni coerenti in semiconduttori organici
E - Aspetti fotofisici della terapia fotodinamica
Conoscenze e/o abilità acquisite: preparazione campioni, spettroscopia di
magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi.
Gianfranco PACCHIONI, Cristiana DI VALENTIN, Livia GIORDANO
A - Cluster metallici supportati su superfici e film sottili di ossidi
Verranno effettuate simulazioni quantistiche di nanoparticelle metalliche prodotte alla
superficie di ossidi inorganici. Verranno studiate l’attività chimica, gli spettri ottici, immagini
STM e altre proprietà. Il lavoro teorico, condotto in stretta collaborazione con alcuni centri di
ricerca e in particolare con i gruppi sperimentali del Frtiz Haber Institut di Berlino, è volto alla
caratterizzazione di sistemi rilevanti in nanocatalisi.
Attività di tipo: teorico computazionale
Conoscenze e/o abilità acquisite: lo studente familiarizzerà con ambiente Linux e
prenderà contatto con metodi di lavoro in cui una forte integrazione di teoria ed esperimento
consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle nanotecnologie.
B - Proprietà elettroniche di film ultrasottili di ossidi su metalli
Risultati recenti hanno mostrato come film ultrasottili di materiali isolanti, di pochi strati
atomici, deposti in modo epitassiale su metalli possano produrre proprietà del tutto nuove di
72
interesse nel campo delle nanotecnologie. Verranno effettuate simulazioni quantistiche per
studiare modificazioni di funzione lavoro, formazione di nanostrutture e disposizione regolare
di difetti. Come per la tematica precedente, il lavoro teorico è condotto in stretta
collaborazione con il Frtiz Haber Institut di Berlino.
consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle nanotecnologie.
C - Difetti e droganti in ossidi isolanti e semiconduttori
Il lavoro è volto alla identificazione di difetti di punto in materiali ceramici di interesse in
catalisi e fotocatalisi. Tra questi vacanze, atomi inseriti nella struttura per modificarne le
proprietà, trappole elettroniche, ecc. Questi centri sono rilevanti per le proprietà chimiche e
fotochimiche degli ossidi. Tra i materiali studiati ossidi ionici (MgO, CaO, BaO), ossidi covalenti
(SiO2) e ossidi di metalli di transizione (NiO, TiO2). Calcoli quantistici verranno effettuati per
riprodurre proprietà spettroscopiche quali spettri IR, EPR, NMR, UV-vis. Il lavoro teorico è
condotto in stretta collaborazione con l’Università di Torino in cui viene svolta la parte
sperimentale.
consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle drogaggio e dell’ingegneria dei
difetti.
Leo MIGLIO e Francesco MONTALENTI
A - Simulazione e modelling dei processi di crescita epitassiale
Utilizzo di semplici programmi di simulazione Montecarlo per studiare aspetti termodinamici e
cinetici della crescita epitassiale di film sottili di metalli e di semiconduttori.
B - Simulazione e modelling della termodinamica di nanostrutture epitassiali
Utilizzo di programmi applicativi per la simulazione della termodinamica di nanostrutture
epitassiali su
semiconduttori, con particolare riguardo alla dipendenza dalla forma,
composizione e posizione.
Attività di tipo: teorico, computazionale
Conoscenze e/o abilità acquisite: introduzione alle problematiche della crescita
epitassiale, con cui vengono realizzati i moderni dispositivi per microelettronica e
optoelettronica; capacità di adoperare alcuni semplici programmi di simulazione, atomistica o
del continuo, e di interpretarne i risultati.
Marco BERNASCONI
Simulazioni di dinamica molecolare ab-initio di materiali a cambiamento di fase per
memorie non volatili
Tesi teorico/computazionale sullo studio ab-initio con tecniche di simulazione Car-Parrinello
delle proprieta' strutturali, elettroniche e vibrazionali di semiconduttori GeSbTe per memorie
non volatili di nuova concezione.
Attività di tipo: teorico, computazionale
Conoscenze e/o abilità acquisite: introduzione agli aspetti teorici e pratici delle tecniche
di calcolo di struttura elettronica basate sulla teoria del funzionale densita' e loro applicazione
a problemi di fisica dello stato solido.
73
Gian Paolo BRIVIO, Mario I. TRIONI
A - Teoria della risposta dipendente dal tempo di una superficie metallica.
(Ref. Prof. Brivio)
Si propone di esaminare la teoria della risposta dipendente dal tempo di una superficie di un
metallo semplice. Si valuteranno le proprietà delle eccitazioni elettroniche anche
eventualmente con la scrittura di un semplice codice numerico.
Attività di tipo: teorico
B - Studio delle proprietà elettroniche di atomi adsorbiti su superfici metalliche.
(Ref. Dr. Trioni)
Tesi teorico/computazionali sullo studio delle superfici metalliche nell’ambito della teoria del
funzionale della densità. 1) Studio dello spettro di diseccitazione dell’He metastabile incidente
su superfici;
2) Studio della diseccitazione Auger di adatomi;
3) Studio del trasferimento di carica nel chemisorbimento.
Attività di tipo: teorico, computazionale.
Conoscenze e/o abilità acquisite: introduzione alle tecniche teoriche e pratiche relative
ai calcoli ab-initio delle proprietà elettroniche di sistemi allo stato solido.
Roberto SIMONUTTI
A - Sintesi di Copolimeri a Blocchi
Il lavoro di tesi consisterà nella sintesi di copolimeri a blocchi di tipo ABC, ABA, ABCD
utilizzando tecniche innovative di copolimerizzazione quali la RAFT (Reversible addition–
fragmentation chain transfer polymerization) e la ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization)
basate sulla polimerizzazione radicalica vivente.
Conoscenze e/o abilità acquisite: Durante la tesi lo studente potrà acquisire conoscenze
relative alla sintesi e caratterizzazione di polimeri, nonché la manualità necessaria per lavorare
in ambiente inerte e con molecole estremamente reattive.
B - Sintesi di nanocompositi polimerici
Il lavoro di tesi consisterà nella sintesi di nanocompositi monolitici a partire da dispersioni
colloidali di nanoparticelle in monomero liquido. Particolare attenzione sarà posta nella
funzionalizzazione della superficie delle nanoparticelle in modo da migliorarne la loro
dispersione nel monomero.
relative alla sintesi di polimeri ed alla caratterizzazione di nanocompositi, in particolare
mediante tecniche meccaniche e microscopie elettroniche.
C - Studio della morfologia di polimeri e blend polimerici utilizzando la risonanza
magnetica nucleare nel dominio del tempo (TD –NMR)
Il lavoro di tesi consisterà nello studio mediante TD-NMR di rilevanti problemi morfologici
(grado di cristallinità, dimensione dei cristalliti, grado di reticolazione, ….) in polimeri e blend
polimerici di utilizzo industriale (poliammidi, gomme etilene-propilene, polipropilene isotattico,
…). Particolare attenzione sarà posta nell’implementazione e validazione di nuove sequenze
d’impulso.
approfondite relative alla Risonanza Magnetica Nucleare dello stato solido.
74
Piero SOZZANI, Silvia BRACCO
Le attività proposte riguardano la preparazione di silici mesoporose ad ordine periodico e
organosilici ibride nanostrutturate. Queste costituiranno l’ambiente di reazione per le
polimerizzazioni allo stato confinato e l’ottenimento di materiali polimerici e fibre di carbonio di
morfologia innovativa. Le nuove morfologie potranno produrre nano-oggetti e materiali
nanoporosi ad altissima area superficiale per applicazioni in svariati campi, fra cui la
preparazione di nanocompositi innovativi e la separazione di gas e vapori. Le spettroscopie
avanzate di NMR allo stato solido ad alta risoluzione costituiranno uno dei punti chiave per la
caratterizzazione completa dei materiali ottenuti.
In particolare gli argomenti di tesi offerti sono:
A- Nuovi materiali ibridi mesoporosi per il confinamento di gas e monomeri
B- Polimerizzazione allo stato confinato in nanocanali
C- Replica di nano-oggetti da materiali compositi a materiali polimerici
D- NMR ad alta risoluzione
nanocompositi
polimerici
per
la
descrizione
di
interfacce
eterogenee
in
E- Reticolazione radiativa per pneumatici ad alte prestazioni
Conoscenze e/o abilità acquisite: conoscenze sulla preparazione, sui fenomeni termici,
sulle transizioni calorimetriche e sull’applicazione della spettroscopia NMR dello stato solido ai
materiali. In alcune attività di tesi dedicate saranno acquisite abilità di operare sullo
spettrometro NMR dello stato solido ad alta risoluzione.
Franca MORAZZONI, Roberto SCOTTI
A - Ossidi nanostrutturati, meso e macro porosi per sensori di gas
L’attività comprende la preparazione di ossidi semiconduttori (SnO2, TiO2), puri e misti a
metalli di transizione, nanostrutturati e con morfologia di cristallo fotonico. Questi materiali
sono ottimali per la messa a punto di sensori di gas ad elevata sensibilità e piccole dimensioni.
La sintesi è associata alla caratterizzazione morfologica (SEM,TEM), alla identificazione dei
difetti di ossigeno mediante EPR, alle misure di funzionalità elettrica preliminari alla messa a
punto del dispositivo. Le misure elettriche vengono eseguite su strato sottile interdigitato.
-Tecniche di sintesi di ossidi inorganici nanostrutturati a partire da soluzioni (sol-gel, sol-gel
assistito da templanti)
-Conoscenze nell’ambito della risposta elettrica ad una reazione chimica gas –solido alla
superficie dei materiali
-Principi base per la messa a punto dei dispositivi di rivelazione dei gas tossici, riducenti ed
ossidanti
B - TiO2 nanostrutturato per superfici autopulenti
L’attività comprende la sintesi di TiO2 mediante processo sol-gel assistito da templante, nelle
fasi rutilo e anatasio, in miscela a composizione desiderata; la caratterizzazione strutturale
(XRD) e morfologica (SEM,TEM) dei materiali; la identificazione mediante EPR dei siti
fotoattivati e dei radicali da essi prodotti durante il processo di attivazione ossidativa, lo studio
dei meccanismi di fotocatalisi che caratterizzano la capacità di promuovere reazioni di
ossidazione in fase liquida e gassosa (comportamento autopulente dei materiali stessi).
-Capacità di sintetizzare fasi miste di ossidi a composizione controllata
75
-Impiego delle tecniche di caratterizzazione spettroscopiche e morfologiche, nonché della
tecnica di spin trap per la identificazione dei radicali
-Conoscenza dei meccanismi di funzionamento dei formulati con proprietà autopulenti.
Angiolina COMOTTI
Materiali nanoporosi inorganici, ibridi organico-inorganici e metallo-organici, e
identificazione di strutture supramolecolari per l’immagazzinamento di gas per
applicazioni energetico-ambientali
L’attività di ricerca consiste nella preparazione di strutture supramolecolari cristalline
autoassemblate e caratterizzazione con tecniche di diffrazione dei raggi-X, metodi chimico-fisici
per l’assorbimento di gas e vapori e determinazione dei parametri termodinamici (per es.
energie di interazione gas-matrice). L’attività di ricerca è svolta in stretta collaborazione con
gruppi di ricerca internazionali presso la New York University, Strasbourg University and Kyoto
University. Esperimenti avanzati di diffrazione dei raggi-X con luce di sincrotrone e con
neutroni verranno svolti presso le Facilities Europee quali Rutherford Laboratories ISIS (UK)
and ESRF di Grenoble.
Conoscenze e/o abilità acquisite: Lo studente acquisirà competenze per la preparazione
dei materiali mediante autoassemblaggio e caratterizzazione con tecniche diffrattometriche.
Marco MARTINI, Emanuela SIBILIA
a) Studio delle proprietà ottiche di vetri archeologici
b) Caratterizzazione e datazione di forni e scorie di metallurgia (Ruanda, X-XVIII
secolo)
c) Messa a punto di una linea di grafitizzazione dei carbonati per la datazione C14 con AMS (Accelerator Mass Spectrometry)
conoscenze e/o abilità acquisite: comprensione dei meccanismi fondamentali dei processi di
luminescenza in minerali naturali, conoscenza delle principali tecniche di datazione assolute in
campo archeologico.
76
Appendice
1. IL CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI DELINEATO SECONDO I DESCRITTORI
EUROPEI
Risultati di apprendimento attesi, espressi tramite i Descrittori europei del titolo di studio (DM
16/03/2007, art. 3, comma 7)
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
I laureati in Scienza dei materiali• hanno acquisito l’abitudine di comprendere i due diversi
linguaggi, chimico e fisico, e hanno avuto una continua esperienza di integrazione delle due
discipline;
• hanno consuetudine con gli strumenti matematici necessari per comprendere le proprietà dei
materiali e la loro modellizzazione;
• hanno la capacità di leggere e comprendere testi di chimica e di fisica e di consultare articoli
di ricerca nel campo specifico della scienza dei materiali;
• hanno competenze sperimentali e capacità di mettere in atto procedure operative di
laboratorio;
• sanno operare in laboratori chimici e fisici con piena consapevolezza delle norme di sicurezza
in laboratorio;
• sono a conoscenza, spesso anche operativa, delle caratteristiche e degli ambiti di
applicazione della strumentazione di uso più diffuso nei laboratori industriali di sviluppo e
caratterizzazione dei materiali.
Le capacità di applicare conoscenze in contesti vari, così come quella di affrontare varie
problematiche relative alla scienza dei materiali, viene acquisita alla fine della ricca serie di
corsi di laboratorio (chimici e fisici, di difficoltà e impegno crescente nei tre anni) con
frequenza obbligatoria e anche attraverso il lavoro per la preparazione della prova finale.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
understanding)
I laureati in Scienza dei materiali sono in grado di
(applying
knowledge
and
• utilizzare, in contesti concreti relativi ai materiali, le tecniche sperimentali adatte per
determinare e studiare le proprietà fisiche, chimiche e chimico-fisiche di diverse classi di
materiali;
• inserirsi con rapidità 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).
• partecipare allo sviluppo nuovi materiali per applicazioni in campi diversi, ma sempre con
elevato valore aggiunto.
problematiche relative alla scienza dei materiali, viene acquisita alla fine della ricca serie di
corsi di laboratorio (chimici e fisici, di difficoltà e impegno crescente nei tre anni) con
frequenza obbligatoria e anche attraverso il lavoro per la preparazione della prova finale.
Autonomia di giudizio (making judgements)
• identificare il contesto scientifico ed applicativo per progettare modifiche o applicazioni di
materiali esistenti e per controllarne la qualità;
• utilizzare dati della letteratura scientifica per valutare quali caratteristiche e qualità siano le
più adatte agli scopi prefissati.
La formazione fornita attraverso tutte le attività proposte (insegnamenti caratterizzati da
approcci teorici e metodologici multidisciplinari (chimici e fisici in egual misura), la frequenza
ad attività di laboratorio e lo svolgimento dello stage e/o della prova finale) daranno ai laureati
77
l’adeguata autonomia di giudizio ed atteggiamento critico per l’individuazione dell’approccio più
adatto per la soluzione di problemi specifici inerenti la scienza dei materiali.
Abilità comunicative (communication skills)
• comunicare problemi ed idee sul tema dei materiali, sia proprie sia di letteratura, a diversi
tipi di pubblico, per iscritto ed oralmente.
• dialogare con esperti di altri settori affini, in particolare ingegneri, fisici e chimici,
riconoscendo la possibilità di interpretazioni e visioni complementari.
Il percorso formativo è strutturato in modo da stimolare gli studenti, sin dal primo anno, nel
produrre elaborati scritti e nel presentare oralmente relazioni sintetiche su aspetti e proprietà
di svariati materiali come attività di fine laboratorio, di esame di alcuni insegnamenti di ambito
caratterizzante e/o affine o/e di preparazione alla prova finale. Apprendono quindi ad
esprimersi direttamente con insegnanti di diversa cultura e ad affrontare interlocutori di
formazione e linguaggio nuovi.
Capacità di apprendimento (learning skills)
I laureati in Scienza dei materiali
• possiedono una mentalità predisposta al rapido apprendimento di nuovi concetti e metodi, sia
teorici che sperimentali;
• sono in grado di proseguire gli studi, sia nel campo della Scienza dei materiali che nelle
discipline affini, con un buon grado di autonomia;
• hanno acquisito una mentalità flessibile e una efficace metodologia di lavoro, anche in
gruppo, che permette loro di inserirsi prontamente in ambienti di lavoro e culturali di diversa
natura.
La capacità di apprendere nuovi concetti e metodi sono acquisite a seguito di un intensa
partecipazione, soprattutto nell’ultimo anno, alla vita del dipartimento, sia durante i laboratori
a frequenza obbligatoria, sia alle lezioni di contenuto informativo oltre che formativo, specie ai
seminari, sia durante il periodo di preparazione della prova finale. Un numero adeguato di
iscritti all’ultimo anno (alcune decine) consente di offrire una formazione individuale e quindi
esaltando l’autonomia, la flessibilità e il lavoro di gruppo.
Come per gli indicatori precedenti, la verifica dei risultati raggiunti avviene tramite esami e
relazioni scritte e orali.
78
2. IL CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZA DEI MATERIALI DELINEATO SECONDO I
DESCRITTORI EUROPEI
Risultati di apprendimento attesi, espressi tramite i Descrittori europei del titolo di studio (DM
16/03/2007, art. 3, comma 7)
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
I laureati magistrali in Scienza dei materiali:
• hanno acquisito una conoscenza ampia di tematiche avanzate nel campo delle discipline
fisiche e chimiche tipiche della scienza dei materiali, estensione e sviluppo di quelle acquisite
nel ciclo triennale;
• hanno arricchito le loro competenze sperimentali e acquisito conoscenze di strumentazioni
inserite anche in sistemi complessi, tipiche delle applicazioni nello studio dei materiali in vari
ambiti scientifici e professionali;
• hanno acquisito autonomia nell’affrontare tematiche di ricerca anche nuove nell’ambito della
Scienza dei Materiali e sanno gestirne studio e informazioni;
• hanno acquisito un livello di comprensione del linguaggio, delle tecniche e dei contenuti di un
ampio spettro di discipline scientifiche, tale da metterli in grado di elaborare idee originali e
iniziare percorsi personali in contesti specifici di ricerca anche industriale.
Le conoscenze e capacità di comprensione sopraelencate sono conseguite tramite la
partecipazione alle lezioni frontali, lo studio personale guidato, lo studio indipendente e il
lavoro di preparazione della tesi, previste dalle attività formative attivate negli ambiti
caratterizzanti e integrativi dove in particolare verranno accesi insegnamenti nei settori
scientifico disciplinari MAT/05 e 08, FIS/01, 03, 07, CHIM/01-06.
La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene per i corsi frontali
principalmente a fine corso, attraverso esami orali e/o scritti, e per gli insegnamenti di
laboratorio anche in itinere (vedi apprendimento delle norme di sicurezza, test terminali dopo
le visite a laboratori industriali, ecc), per il lavoro di tesi in una esposizione durante una
seduta pubblica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
understanding)
I laureati magistrali in Scienza dei materiali sono in grado di:
(applying
knowledge
and
• applicare tecniche e contenuti di carattere avanzato alla formulazione e risoluzione di
problemi complessi in varie classi di materiali;
• affrontare problemi nuovi e non familiari in vari contesti applicativi, comprendendone la
natura e formulandone proposte di soluzione;
• proporre e implementare gli strumenti scientifici adatti per caratterizzare le proprietà fisiche,
chimiche e chimico-fisiche di diverse classi di materiali;
• partecipare in modo propositivo allo sviluppo nuovi materiali per applicazioni in campi diversi,
ma sempre con elevato valore aggiunto;
• progettare strategie sintetiche e preparative di materiali a proprietà predeterminate,
valutando rischi e costi.
problematiche relative ai materiali, viene conseguita alla fine degli impegnativi corsi di
laboratorio con frequenza obbligatoria e verificata attraverso esami che prevedono relazioni
scritte e loro discussione.
La capacità di partecipare allo sviluppo di nuovi materiali viene principalmente acquisita nel
secondo anno, attraverso il consistente ed esigente lavoro per la tesi di laurea.
Autonomia di giudizio (making judgements)
I laureati magistrali in Scienza dei materiali sono in grado di:
79
• identificare il contesto scientifico ed applicativo per progettare modifiche, applicazioni o
innovazione di materiali esistenti, per controllarne la qualità e per programmare interventi in
grado di migliorarne le proprietà;
• utilizzare criticamente dati della letteratura scientifica per valutare quali caratteristiche e
qualità siano le più adatte per innovare e migliorare varie classi di materiali;
• avere in generale un atteggiamento critico orientato alla scelta dell’approccio più adatto per
la soluzione di problemi specifici, scegliere e produrre proposte e quadri di riferimento atti a
interpretare correttamente problematiche complesse e ricercarne soluzioni operative;
• svolgere in piena autonomia funzioni di responsabilità in ambienti di ricerca e sviluppo,
ovvero nell’ambito dell’insegnamento e della comunicazione scientifica di alta qualificazione.
I laureati magistrali acquisiscono autonomia di giudizio e un atteggiamento critico, orientato
alla scelta dell’approccio più adatto per la soluzione di problemi specifici, frequentando durante
il biennio insegnamenti caratterizzati da approcci teorici e metodologici multidisciplinari e
complessi, la frequenza agli avanzati laboratori della LM e lo svolgimento del lungo lavoro di
tesi. Tutte queste attività prevedono un esame finale pubblico, spesso sia scritto (relazione,
risoluzione di problemi e test) sia orale.
Abilità comunicative (communication skills)
• comunicare problemi ed idee sul tema dei materiali, sia proprie sia di letteratura, a diversi
tipi di pubblico, per iscritto ed oralmente;
• dialogare con esperti di altri settori affini, in particolare ingegneri, fisici e chimici,
riconoscendo la possibilità di interpretazioni e visioni complementari.
Agli studenti viene richiesto di svolgere per iscritto e di presentare oralmente relazioni
sintetiche su aspetti e proprietà di svariati materiali sia alla fine dei laboratori sia nell’ultimo
anno come prova d’esame di alcuni insegnamenti di ambito caratterizzante e/o affine.
Apprendono quindi ad esprimersi direttamente con insegnanti di diversa cultura e ad affrontare
interlocutori di formazione e linguaggio nuovi.
Capacità di apprendimento (learning skills)
I laureati magistrali in Scienza dei materiali
• possiedono un atteggiamento propositivo e una mentalità predisposta al rapido
apprendimento
di
nuovi
concetti
e
metodi,
sia
teorici
che
sperimentali;
• hanno acquisito una mentalità flessibile e una robusta metodologia di lavoro, che permette
loro di inserirsi prontamente in ambienti di lavoro e culturali di diversa natura.
• sono in grado di proseguire gli studi, in un Master o in un dottorato, sia nel campo della
Scienza dei materiali che nelle discipline affini, con un alto grado di autonomia.
La capacità di apprendere nuovi concetti e metodi sono state conseguite a seguito di un
intensa immersione, soprattutto nell’ultimo anno, alla vita del dipartimento, sia durante i
laboratori a frequenza obbligatoria, sia alle lezioni di contenuto informativo oltre che formativo,
specie ai seminari, sia durante il periodo di preparazione della tesi. Il numero risotto di iscritti
all’ultimo anno permette di offrire una formazione individuale e quindi un addestramento
mirato all’autonomia, flessibilità e al lavoro di gruppo.
Come per gli indicatori precedenti, la verifica dei risultati raggiunti avviene tramite esami e
relazioni scritte e orali.
80
INDICE DEGLI INSEGNAMENTI
Corso di Laurea in Scienza dei Materiali
CHIMICA GENERALE E INORGANICA CON LABORATORIO
CHIMICA DEI MATERIALI CERAMICI
CHIMICA DEI MATERIALI MACROMOLECOLARI CON LABORATORIO
CHIMICA DEI MATERIALI ORGANICI E POLIMERICI
CHIMICA FISICA
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI
CHIMICA ORGANICA
COMPLEMENTI DI STRUTTURA DELLA MATERIA
FISICA DEI MATERIALI II CON LABORATORIO
FISICA I
FISICA II
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE
LABORATORIO DI FISICA
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI I
LABORATORIO DI TECNOLOGIA DEI MATERIALI II
LABORATORIO INTERDISCIPLINARE
LINGUA STRANIERA
MATEMATICA I
MATEMATICA II
MATEMATICA III
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
Pagina
18
32
25
35
27
28
21
37
29
32
22
24
35
19
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INDICE DEGLI INSEGNAMENTI
Corso di Laurea Magistrale Scienza dei Materiali
FISICA DELLO STATO SOLIDO
ANALISI FUNZIONALE
CARATTERIZZAZIONE FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO
CHIMICA E TECNOLOGIA DEI POLIMERI
CHIMICA FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO
COMPLEMENTI DI ANALISI FUNZIONALE APPLICATA
DISPOSITIVI ELETTRONICI
ELETTROCHIMICA E CORROSIONE DEI MATERIALI METALLICI
FISICA DELLE SUPERFICI
INTERAZIONE RADIAZIONE IONIZZANTE-MATERIA
MATERIALI E PROCESSI PER LA NANOELETTRONICA E LA SPINTRONICA
MATERIALI MOLECOLARI E MACROMOLECOLARI
NANOTECNOLOGIE
OSSIDI E DIELETTRICI
PROCESSI SUPERFICIALI: EQUILIBRIO E CINETICA
SEMICONDUTTORI
SINTESI E TECNICHE SPECIALI DI MATERIALI ORGANICI
TERMODINAMICA STATISTICA DEI MATERIALI
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