Obiettivi Formativi

Approfondire le conoscenze sugli aspetti fisici di base delle nanotecnologie, sulle tecniche di preparazione di nanostrutture e dei materiali nanostrutturati, sulle tecniche necessarie alla loro caratterizzazione ed alla manipolazione con particolare riferimento alle tecniche di microscopia a scansione a sonda.

Learning Goals

To provide basic knowledge on the physical aspects of nanotechnology, on the preparation techniques to obtain nanostructures and nanostructured materials, on their characterization and manipulation with special attention to the scanning probe microscopies.

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di supporti multimediali. Lezioni ed esercitazioni in laboratorio

Teaching Methods

Lectures using multimedia. Lectures and laboratory exercises

Prerequisiti

Conoscenze di base di fisica della materia, ottica, meccanica quantistica.

Prerequisites

Basic knowledge of the matter physics, optics, quantum mechanics.

Verifiche dell'apprendimento

Prove in Itinere ed esame orale.

Assessment

Course tests. Oral exams

Programma del Corso

Aspetti fisici di base delle nanotecnologie: definizioni, motivazioni e concetti fondamentali. Tecnologie per la fabbricazione: tecniche fisiche e chimico-fisiche (MBE, MO-MBE, sputtering, PLAD, PE-CVD, LPE, deposizione da fase liquida e sol-gel, auto assemblaggio molecolare). Tecniche di microscopia: microscopia ottica convenzionale e confocale, microscopia elettronica SEM e TEM, microanalisi, litografia EBL, SCALPEL e FIB. Litografia ottica e tecnologia del resist, limite di diffrazione e strategie per superarlo. Tecniche di microscopia a scansione a sonda: AFM, FFM, EFM, STM, SNOM; litografie a scansione di sonda; cenni sulla nanolitografia ottica di materiali fotoattivi . Proprietà ottiche di sistemi a bassa dimensionalità. Plasmoni di superficie in nano particelle metalliche,confinamento quantico in semiconduttori. Proprietà di trasporto in sistemi a bassa dimensionalità; effetto Hall quantistico, magnetoresistenza gigante. Singole nanostrutture: tecniche per la produzione di nanofili e nanotubi; proprietà fisiche ed applicazioni dei nanotubi di carbonio (morfologia, struttura, proprietà elettroniche). Proprietà ottiche ed elettroniche di sistemi molecolari. Dispositivi per l'optoelettronica basati sui materiali organici. La microscopia acustica. Strutture dielettriche multistrato a film sottile.

Course Syllabus

Basic of nanotechnology: definitions, and concepts. Technologies for the manufacture: physical and chemical-physical techniques (MBE, MO-MBE, sputtering, PLAD, PE-CVD, LPE, liquid phase deposition and sol-gel, molecular self-assembly). Microscopy techniques: conventional and confocal optical microscopy, electron microscopy SEM and TEM, microanalysis, lithography EBL, FIB and SCALPEL. Optical lithography technology: the resist, the diffraction limit and strategies to overcome it. Scanning probe microscopy techniques AFM, FFM, EFM, STM, SNOM. Scanning probe lithography; notes on optical nanolithography of photoactive materials. Optical properties of low-dimensional systems. Surface plasmons in metallic nanoparticles; quantum confinement in semiconductors. Transport properties in low-dimensional systems, quantum Hall effect, giant magnetoresistance. Single nanostructures: nanowires and nanotubes production techniques, physical properties and applications of carbon nanotubes (morphology, structure, electronic properties). Optical and electronic properties of molecular systems. Organic devices for optoelectronics. Acoustic microscopy. Thin film multilayer dielectric structures.