Obiettivi Formativi

Apprendere i seguenti contenuti: Concetti di stato elettronico eccitato. Processi di disattivazione (fotochimici e fotofisici) dello stato eccitato. Tempo di vita e resa quantica di processo fotochimico. Processi fotoindotti di trasferimento elettronico ed energetico. Spettroscopia di assorbimento elettronico e di eccitazione ed emissione, allo stato stazionario e tecniche di base per spettroscopia elettronica risolta nel tempo. Principali proprietà fotochimiche di complessi metallici e classi organiche. Fotochimica supramolecolare. Fondamenti di conversione dell'energia solare.

Metodi didattici

Lezioni in aula

Prerequisiti

I consueti contenuti dei corsi di Chimica Fisica I e Chimica Fisica II dei corsi della Laurea Triennale in Chimica (Termodinamica, cinetica, quantomeccanica)

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale

Programma del Corso

Introduzione e Preparazione di stati eccitati. (14 ore) Fotochimica come nuova dimensione della chimica. Nomenclatura e cronologia di un processo fotochimico. Orbitali, configurazioni, stati. Elementi di spettroscopia elettronica. L’approssimazione di Born-Oppenheimer. Curve e superfici di energia potenziale. Processi di assorbimento elettronico. Fermi Golden Rule. Regole di selezione. Tipi di transizioni elettroniche nelle principali classi di molecole organiche ed inorganiche. Principio di Franck-Condon. Diagramma di Jablonsky. Disattivazioni fotofisiche di stati eccitati. (14 ore) 1. Processi di disattivazione intramolecolari. Processi di disattivazione non radiativi: rilassamento vibrazionale, conversione interna, intersystem crossing. Fattori di Franck-Condon per i processi di disattivazione non radiativi. Processi di disattivazione radiativi: fluorescenza, fosforescenza. Regole di Kasha. Spettroscopia di emissione. Spettroscopia di eccitazione. 2. Processi bimolecolari. Trasferimento elettronico e trasferimento energetico. Equazione di Stern-Volmer. Meccanismi del trasferimento elettronico. Teoria classica di Marcus. Meccanismi del trasferimento energetico. Meccanismo Coulombiano. Meccanismo di doppio scambio elettronico. Eccimeri ed ecciplessi. Chemiluminescenza e bioluminescenza. Elettroluminescenza. Disattivazioni fotochimiche di stati eccitati. (6 ore) Esempi di alcune classi di reazioni fotochimiche. Fotoisomerizzazioni. Fotocatalisi. Cicloaddizioni fotochimiche. Proprietà fotochimiche di complessi di metalli di transizione Stati eccitati di complessi di metalli di transizione. (8 ore) Transizioni elettroniche e stati elettronici eccitati nei complessi di metalli di transizione. Requisiti per la progettazione di specie luminescenti. Proprietà redox. Correlazioni spettroscopia ed elettrochimica. Fotochimica supramolecolare e conversione fotochimica dell'energia solare. (6 ore) Luce come energia ed informazione. Concetto di dispositivo fotochimico molecolare. Processi fotoindotti di trasferimento elettronico ed energetico in sistemi supramolecolari. Teoria semi-quantomeccanica del trasferimento elettronico. Teoria del superscambio. Concetti fondamentali sulla fotosintesi. Fotosintesi naturale. Fotosintesi artificiale. Progettazione di antenne e centri di reazione artificiali. Celle fotoelettrochimiche. OLED per illuminazione. Sensori luminescenti e loro applicazioni.