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Francesco FAGLIONI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Chimica fisica dei materiali
Scienze chimiche (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrebbe essere in grado di:
-) comprendere il linguaggio ed i concetti della meccanica quantistica, della teoria del legame chimico e della spettroscopia molecolare.
-) impostare e risolvere semplici problemi relativi alla struttura elettronica atomica e molecolare.
-) ragionare sulla struttura molecolare e sulla reattivita' e stimare le energie di reazione e di attivazione per ampie classi di processi chimici.
-) comprendere i principi base della spettroscopia molecolare rotazionale, vibrazionale ed elettronica.
-) applicare i principi di termodinamica statistica a problemi di interesse chimico.
Prerequisiti
Chimica:
-) conoscenza pratica dei legami covalenti e ionici.
-) conoscenze di base di spettroscopia molecolare.
-) concetti di termodinamica.
-) formulazione di Boltzmann della termodinamica statistica.
Matematica:
-) equazioni differenziali ordinarie separabili.
-) concetti di algebra lineare, compresi autovalori ed autovettori.
-) concetti di teoria dei gruppi.
Fisica:
-) elettromagnetismo ed equazioni di Maxwell.
Programma del corso
** Il legame nei solidi (1 CFU):
-) interazioni elettrostatiche
-) eq. di Schrodinger per stati non legati e pacchetti d'onde.
-) il legame metallico
** Descrizione elettronica dei solidi (2 CFU):
-) Origine della struttura a bande per sistemi metallici, semiconduttori ed isolanti.
-) Moto elettronico nei metalli e misura della struttura a bande.
-) Difetti.
-) Semiconduttori.
** Proprieta' di trasporto e termiche (1 CFU):
-) Modelli per la conducibilita' elettrica e termica.
-) Capacita' termica.
** Proprieta' ottiche (1 CFU):
-) Interazione con campi elettromagnetici, propagazione e assorbimento di luce.
-) Interazione della luce con solidi metallici.
-) Interazione della luce con solidi ionici.
** Esercitazioni numeriche (1 CFU):
-) Struttura a bande del Si
-) Struttura a bande dell'Al
-) Superficie di Fermi per il Ni
-) Adsorbimento di ossigeno su Pt(111)
Metodi didattici
Insegnamento frontale alla lavagna, se possibile in presenza, con l'occasionale uso di slides.
La frequenza e' facoltativa ma fortemente incoraggiata.
Il corso e' tenuto in italiano.
Testi di riferimento
-) W.A. Harrison "Solid State Theory"
-) J.I. Gersten, F.W. Smith "The Physics and Chemistry of Materials"
Verifica dell'apprendimento
Esame orale. Lo studente porta un argomento a scelta fra quelli affrontati in classe. Finita l'esposizione dell'aromento a scelta, seguono una o due domande sulle altre parti del programma.
Nel caso le risposte a questa prima parte siano buone, un'ulteriore domanda determina la lode.
Il voto viene assegnato tenendo conto delle risposte alle domande. Partendo da 30/30, punti vengono tolti se il docente deve correggere o aiutare lo studente per arrivare alla risposta corretta.
Risultati attesi
1) CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE.
-) spiegare la natura dei vari tipi di legame incontrati nei solidi.
-) spiegare l'origine dei principali modelli teorici per spiegare e prevedere diverse proprieta' dei materiali.
2) CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE APPLICATE.
-) riconoscere i concetti chimico fisici legati alla struttura dei materiali
-) riconoscere i principali modelli interpretativi per svariate proprieta'
-) sviluppare semplici modelli interpretativi per generalizzare le conoscenze acquisite in classe.
3) AUTONOMIA DI GIUDIZIO
-) valutare, testare e criticare modelli interpretativi incontrati in letteratura
4) ABILITA' COMUNICATIVE
-) applicare il linguaggio specifico dei temi trattati per una comunicazione efficace con gli esperti del settore
5) CAPACITA' DI APPRENDIMENTO
-) comprendere una pubblicazione scientifica o un testo scienza dei materiali
-) valutare la qualita' di un modello interpretativo