Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire conoscenze approfondite riguardanti le principali metodologie sperimentali di indagine fisica applicate a sistemi di interesse biofisico. Sono fondamentali i seguenti argomenti: • microscopia ottica ed elettronica • fluorescenza di raggi X • tecniche spettroscopiche • coulombmetria • tecniche avanzate di indagine in ambito biofisico e biomedico

Learning Goals

The course aims to provide in-depth knowledge regarding the main experimental methods of physical investigation applied to systems of biophysical interest. The following topics are of fundamental importance: • optical and electron microscopy; • X-ray fluorescence; • spectroscopic techniques; • coulombmetry; • advanced investigation techniques in the biophysical and biomedical fields.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste esercitazioni in laboratorio. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives, mainly takes place through lectures. There are also practical based lessons in the laboratory. All activities are carried out with the support of lecture slides.

Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica e fisica, capacità di utilizzo degli strumenti di calcolo informatico, competenze sul trattamento dei dati sperimentali.

Prerequisites

Basic knowledge of chemistry and physics, ability to use computing tools, skills on the treatment of experimental data.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale. La prova orale è incentrata sugli argomenti trattati durante il corso (definizioni, esempi rilevanti, teoremi, dimostrazioni, applicazioni, collegamenti tra i vari argomenti.). Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento,l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e indi valutare le facoltà logico-deduttive acquisite dallo studente. Il voto finale è espresso in trentesimi

Assessment

The exam consists of an oral test. The oral exam focuses on the topics covered during the course (definitions, relevant examples, theorems, proofs, applications, links between the various topics.). It has the dual purpose of verifying the level of knowledge and understanding of the course contents and to evaluate the autonomy of judgment, the learning ability, the communicative ability and properties of scientific language and then evaluate the logical-deductive faculties acquired by the student. The final grade is expressed out of thirty

Programma del Corso

Lo studente sarà in grado di inquadrare i fenomeni fisici alla base delle più importanti tecniche di indagine nel campo della fisica applicata in contesti interdisciplinari, saprà scegliere autonomamente la strumentazione adeguata in relazione alla scala spazio-temporale delle proprietà chimico-fisiche che si intendono studiare e saprà estrarre dai dati sperimentali le informazioni necessarie alla conoscenza del sistema sotto studio. Programma: Obiettivi del laboratorio di fisica applicata La microscopia ottica La microscopia elettronica Principi di base delle tecniche spettroscopiche Livelli energetici traslazionali, rotazionali, vibrazionali ed elettronici La fluorescenza di raggi X: generalità, l'apparato sperimentale Riduzione ed elaborazione di dati sperimentali XRF su casi studio La spettroscopia IR in dispersione e in trasformata di Fourier L’apparato sperimentale: la lampada nell'IR, il monocromatore e l'interferometro, il detector Analisi ed elaborazione di dati sperimentali FTIR su casi studio La spettroscopia Raman in dispersione e in trasformata di Fourier L’apparato sperimentale: il laser, il reticolo di diffrazione e l'interferometro, il fotomoltiplicatore. Analisi ed elaborazione di dati sperimentali Raman su casi studio Introduzione alla spettroscopia neutronica Produzione di neutroni per fissione e per spallazione e principali modalità di rilevazione. Riduzione ed elaborazione di dati di spettroscopia neutronica: calcolo dei parametri (tempi e/o lunghezze) associati ai sistemi investigati Principi fisici di base della Coulombometria Caratteristiche, peculiarità e limiti dei dati sperimentali Le applicazione della tecnica Coulombmetrica: i procedimenti di misura la discussione dei dati la loro elaborazione ed interpretazione. Utilizzo di tecniche diagnostiche/terapeutiche con particelle e radiazioni ionizzanti in ambito biologico e medico

Course Syllabus

The student will be able to frame the physical phenomena at the basis of the most important investigation techniques in the field of applied physics in interdisciplinary contexts, will be able to independently choose the appropriate instrumentation in relation to the space-time scale of the chemical-physical properties that are intended to be studied and will be able to extract from the experimental data the information necessary for the knowledge of the system under study. Program: Objectives of the applied physics laboratory Optical microscopy Electron microscopy Basic principles of spectroscopic techniques Translational, rotational, vibrational and electronic energy levels X-ray fluorescence: general information, the experimental apparatus Reduction and processing of XRF experimental data on case studies Dispersion and Fourier transform IR spectroscopy The experimental apparatus: the lamp in the IR, the monochromator/interferometer, the detector Analysis and elaboration of experimental FTIR data on case studies Raman scattering and Fourier transform spectroscopy The experimental apparatus: the laser, the grating/interferometer, the photomultiplier. Analysis and elaboration of Raman experimental data on case studies Introduction to neutron spectroscopy Neutron production by fission and spallation and main detection methods. Reduction and processing of neutron spectroscopy data: calculation of the parameters (times and/or lengths) associated with the investigated systems Basic physical principles of Coulombometry Characteristic and limitations of the experimental data The application of the Coulombmetrical technique: the measurement procedures, the discussion of the data, their elaboration and interpretation. Use of diagnostic/therapeutic techniques with particles and ionizing radiation in the biological and medical field