Obiettivi Formativi

Approfondire conoscenze su: Conformazioni statiche (polimeri fusi, soluzioni polimeriche); incompatibilità e segregazione, gels polimerici. Dinamica (sulle singole catene e sui sistemi a molte catene). Teorie di campo autoconsistente e random phase approximation; relazione fra statistica dei polimeri e fenomeni critici.

Learning Goals

Deepen knowledge of: Static conformations (molten polymers, polymer solution) incompatibility and segregation, polymer gels. Dynamics (on individual chains and systems with many chains). Self-consistent field theories and random phase approximation; statistical relationship between polymers and critical phenomena.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni

Teaching Methods

Frontal lessons and exercises

Prerequisiti

Lo studente deve avere acquisito le conoscenze dei Metodi Matematici della Fisica, e le nozioni base di Meccanica Statistica con particolare riferimento alla Fisica dei Liquidi.

Prerequisites

The stucent should have acquired knowledge of Mathamatical Methods in Physics as well as basic notions in Statistical Mechanics, with special attention to Liquid State Physics.

Verifiche dell'apprendimento

Esame scritto e orale

Assessment

Written and oral examination

Programma del Corso

GENERALITÀ SULLA MATERIA SOFFICE - STATI DELLA MATERIA E FORZE INTERMOLECOLARI: SFERE DURE, FORZE DI VAN DER WAALS, LEGAME COVALENTE, LEGAME IONICO, LEGAME IDROGENO, FORZE IDROFOBICHE, LEGAME METALLICO – COMPORTAMENTO VISCOSO, ELASTICO E VISCOELASTICO – LIQUIDI NEWTONIANI – SHEAR THINNING E SHEAR THICKENING – RILASSAMENTO NEI LIQUIDI - COMPORTAMENTO ARRHENIUS – FORMAZIONE DEI VETRI E ANDAMENTO DELLA VISCOSITÀ NEI LIQUIDI FORMANTI VETRI - TRANSIZIONE VETROSA- TEMPERATURA DI VOGELFULCKER - TEMPERATURA DI KAUZMANN – SOLUZIONI REGOLARI E LORO DIAGRAMMA DI FASE: MODELLO SEMPLICE DELL'ENERGIA LIBERA - SMESCOLAMENTO NELLE SOLUZIONI REGOLARI. - DECOMPOSIZIONE SPINODALE - NUCLEAZIONE – TRANSIZIONE LIQUIDO SOLIDO E SUA CINETICA : NUCLEAZIONE OMOGENEA ED ETEROGENEA - DEFINIZIONE DI SISTEMA COLLOIDALE - COLLOIDI MATERIALI COLLOIDALI- MOTO BROWNIANO E LEGGE DI STOKES-EINSTEIN- FORZE DI VAN DE WAALS E LORO EFFETTO NELLE INTERAZIONI TRA PARTICELLE COLLOIDALI - FORZE ELETTROSTATICHE DI DOPPIO STRATO – STRATO DI STERN – DOPPIO STRARO DIFFUSO – EQUAZIONE DI POISSON-BOLTZMANN E LUNGHEZZA DI SCHERMO DI DEBYE-HUCKEL - STABILIZZAZIONE DELLE SOLUZIONI COLLOIDALI E POTENZUIALE DLVO- STABILIZZAZIONE STERICA – FORZE DI DEPLESSIONE OSMOTICA – CRISTALLIZZAZIONE DELLE SOSPENSIONI COLLOIDALI – DIFFUSION LIMITED AGGREGATION E STRUTTURE FRATTALI - POLIMERI MATERIALI POLIMERICI – STRUTTURA GENERALE DEI POLIMERI E STATI DEI MATERIALI POLIMERICI – CAMMINO CASUALE – CATENA CONNESSA LIBERA – TRANSIZIONE COIL-GLOBULE – ELASTICITÀ DELLA GOMMA – MODELLO DELLA REPTAZIONE – GEL GELAZIONE E CLASSI DI GEL: MATERIALI FORMANTI GEL- MODELLO DI FLORY-STOCKMAYER – CRISTALLI LIQUIDI CRISTALLI LIQUIDI- FASE ISOTROPICA, NEMATICA, SMECTICA E RELATIVE TRANSIZIONI – DEFINIZIONE DEL PARAMETRO D'ORDINE. TEORIA DI MAIER-SAUPE – DISCLINAZIONI. DISLOCAZIONI E DIFETTI TOPOLGICI – TRANSIZIONI DI FREDERIKS – TRANSIZIONE ISOTROPICO-NEMATICA PER CILINDRI DURI – AUTOAGGREGAZIONE AUTOAGGREGAZIONE SOPRAMOLECOLARE – ANFIFILI - MICELLE, VESCICOLE, DOPPI STRATI.- CONCENTRAZIONE MICELLARE CRITICA – MATERIA BIOLOGICA CENNI SULLA MATERIA SOFFICE BIOLOGICA: PROTEINE E SOLUZIONI PROTEICHE – PROTEIN FOLDING – DNA

Course Syllabus

GENERAL INFORMATION ON SOFT MATTER - STATES OF MATTER AND INTERMOLECUALR FORCES: HARD SPHERES, VAN DER WAALS FORCES, COVALENT BOND, IONIC BOND, HYDROGEN BOND, HYDROPHOBIC FORCES, METAL BOND - VISCOUS, ELASTIC AND VISCOELASTIC BEHAVIOR – NEWTONIAN LIQUID - SHEAR THINNING AND SHEAR THICKENING - RELAXATION IN LIQUIDS - ARRHENIUS BEHAVIOR- GLASS FORMATION AND BEHAVIOR OF VISCOSITY IN LIQUIDS FORMING GLASSES - GLASS-TRANSITION - VOGEL FULCKER TEMPERATURE - KAUZMANN TEMPERATURE - REGULAR SOLUTIONS AND THEIR PHASE DIAGRAM: FREE ENERGY SIMPLE MODEL – DEMIXING IN REGULAR SOLUTIONS - SPINODAL DECOMPOSITION - NUCLEATION - SOLID LIQUID TRANSITION AND ITS KINETICS: HOMOGENEOUS AND HETEROGENEOUS NUCLEATION - DEFINITION OF COLLOIDAL SYSTEM - COLLOIDS - COLLOIDAL MATERIALS-BROWNIAN MOTION AND EINSTEIN-STOKES LAW - VAN DE WAALS FORCES AND THEIR EFFECT IN INTERACTION BETWEEN COLLOIDAL PARTICLES - DOUBLE LAYER ELECTROSTATIC FORCES - LAYER OF STERN - DIFFUSED DOUBLE STRATE - POISSON-BOLTZMANN EQUATION AND DEBYE-HUCKEL LENGTH OF SCREEN – STABILIZATION OF COLLOIDAL SOLUTIONS DLVO POTENTIAL - STERIC STABILIZATION - DEPLETION OSMOTIC FORCES - CRYSTALLIZATION OF COLLOIDAL SUSPENSIONS - DIFFUSION LIMITED AGGREGATION AND FRACTAL STRUCTURES - POLYMERS - POLYMERIC MATERIALS - GENERAL STRUCTURE OF POLYMERS AND STATES OF POLYMERIC MATERIALS - RANDOM WALK - FREE LINKED CHAIN ​​- CELL-COIL TRANSITION - RUBBER ELASTICITY – THE REPTATION MODEL – GEL, GELATION AND CLASSES OF GEL: MATERIALS FORMING GEL -FLORY-STOCKMAYER MODEL - LIQUID CRYSTAL - LIQUID CRYSTAL-PHASE ISOTROPIC, NEMATIC, SMECTIC AND RELATED TRANSITIONS - DEFINITION OF THE ORDER PARAMETER. THEORY OF MAIER-SAUPE DISCLINATIONS - DISLOCATION AND TOPOLOGICAL DEFECTSI - TRANSITIONS OF FREDERIKS - ISOTROPIC-NEMATIC TRANSITION FOR HARD CYLINDERS – SELF-AGGREGATION – SUPRAMOLECULAR SELF-AGGREGATION – AMPHIPHILIC SYSTEMS: MICELLES, VESCICLES, DOUBLE LAYERS - CRITICAL MICELLAR CONCENTRATION – ORGANIC MATTER - NOTES ON SOFT ORGANIC MATTER: PROTEINS AND SOLUTIONS OF PROTEIN - PROTEIN FOLDING - DNA