Obiettivi Formativi

Il corso si propone di far conoscere la correlazione tra le proprietà chimiche e fisiche della materia e la sua struttura atomica, le principali tecniche di indagine strutturale e i metodi più importanti per modificare aggregati atomici modulandone le proprietà.

Learning Goals

The course aims to provide knowledge on the correlation between chemical and physical properties of matter and its atomic structure, on the main experimental techniques for structure determination and on the most important methods to manipulate atomic aggregates thus tuning their properties.

Metodi didattici

Il contenuto e complessità del corso verranno adeguate al grado di conoscenze degli studenti che sarà rilevato tramite degli opportuni test informali d’ingresso all’inizio del corso stesso. Le lezioni saranno multimediali con l’ausilio di presentazioni PowerPoint in aula, opportunamente intervallate da esercitazioni e verifiche anche per chiarire eventuali lacune o dimenticanze delle conoscenze pregresse in funzione dei contenuti nel corso stesso, possibilità individualmente fornita anche durante i previsti orari di ricevimento.

Teaching Methods

The content and complexity of the course will be adapted to the degree of knowledge of the students that will be detected through appropriate informal entrance tests at the beginning of the course. The lessons will be multimedia with the help of PowerPoint presentations in the classroom, appropriately interspersed with exercises and verifications, also to clarify any gaps or forgetfulness of prior knowledge depending on the contents of the course itself, possibility provided individually during the scheduled reception hours.

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenza di base di chimica inorganica e chimica-fisica, oltre che di matematica e fisica.

Prerequisites

The student must have basic knowledge of inorganic and physical chemistry, together with mathematics and physics

Verifiche dell'apprendimento

Durante lo svolgimento del corso, il grado di apprendimento e comprensione degli argomenti verrà rilevato in modo interattivo informale per adattare opportunamente l’insegnamento, ricorrendo anche a delle esercitazioni. Alla fine del corso la valutazione dello studio e preparazione, oltre del raggiungimento degli obbiettivi del corso stesso, avverrà tramite un unico esame orale.

Assessment

During the course, the degree of learning and comprehension of the topics will be recorded in an informal interactive way to suitably adapt the teaching, also using exercises. At the end of the course the evaluation of the study and preparation, in addition to the achievement of the objectives of the course itself, will take place through a single oral exam.

Programma del Corso

Introduzione e descrizione delle proprietà chimiche e fisiche della materia. Descrizione e caratterizzazione dei materiali semplici e complessi. Fenomeni di superficie. Correlazione tra impaccamento, struttura molecolare e proprietà. Esempi di materiali avanzati. Metodi di indagine strutturale ed eccellenza della diffrazione. Teoria della diffrazione, modellizzazione strutturale e tecniche diffrattometriche. RIEPILOGO stati condensati: solidi, tipologia, classificazione, poli- ed iso-morfismo. Cenni di cristallografia: cristalli perfetti, impaccamento compatto, reticoli cristallini, simmetria, gruppi spaziali. Cristalli reali, teoria dei difetti reticolari e gradi di disordine, amorfi, vetri. Estensione ai materiali fluidi, viscosità e solvatazione, colloidi. Superfici: crescita dei cristalli, composizione e struttura delle superfici, adsorbimento fisico e chimico, corrosione, attività catalitica delle superfici. Classificazione dei materiali. Proprietà e struttura dei materiali: correlazione struttura materia condensata e proprietà chimiche e fisiche, cenni di crystal engineering. Influenza della struttura sulle proprietà elettroniche, con riferimento a quelle ottiche conduttometriche e magnetiche. Cenni su alcuni materiali avanzati quali leghe, ceramiche e zeoliti. Esempi di applicazioni nel campo della conservazione dei beni culturali e dell’ambiente. Tecniche di indagine strutturale (diretta/indiretta): cenni di microscopia elettronica e risonanza magnetica, diffrazione. Teoria della diffrazione: Bragg, teoria geometrica ed ondulatoria, trasformata di Fourier, spettro di diffrazione. Tecniche diffrattometriche su polveri e cristallo singolo. Modelli strutturali e metodo iterativa da dati diffrattometrici. Valutazione del modello e correlazione con le proprietà.

Course Syllabus

Introduction and description of the chemical and physical properties of matter. Description and characterization of simple and complex materials. Surface phenomena. Correlation between packing, molecular structure and properties. Examples of advanced materials. Structural investigation methods and diffraction excellence. Diffraction theory, structural modeling and diffractometric techniques. Condensed aggregation states OVERVIEW: solids, typology, classification, poly- and iso-morphism. Principles of crystallography: perfect crystals, compact crystal packing, crystal lattices, symmetry, spatial groups. Real crystals, theory of reticular defects and degrees of disorder, amorphous, glasses. Extension to fluid materials, viscosity and solvation, colloids. Surfaces: growth of crystals, composition and structure of surfaces, physical and chemical adsorption, corrosion, catalytic activity of surfaces. Classification of materials. Properties and structure of materials: correlation of condensed matter structure and chemical and physical properties, hints of crystal-engineering. Influence of the structure on its electronic properties, with reference to optical and conductometric and magnetic properties. Notes on some advanced materials such as alloy, ceramics and zeolites. Examples of applications in the field of conservation of cultural heritage and of the environment. Structural investigation techniques: hints of electron microscopy and magnetic resonance and diffraction. Diffraction theory: Bragg, geometric and wave theory, Fourier transform, diffraction spectrum. Diffractometric techniques on powders and single crystal. Structural models and iterative method from diffractometric data. Model evaluation and correlation with the corresponding. properties.