66176 - CHIMICA FISICA DEI MATERIALI FUNZIONALI M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce e sa applicare le principali metodologie teoriche e computazionali per lo studio degli stati eccitati, delle loro proprietà e dei cammini di reazione fotochimici coinvolgenti materiali fotoattivi, anche complessi. E' in grado di razionalizzare in termini molecolari le proprietà di vari materiali, in particolare di quelli fotoattivi, incluse le loro interazioni con l’ambiente, e ne conosce le principali applicazioni tecnologiche attuali o potenziali (es. in elettronica organica, celle solari, sensori, fotonica). Ha competenze di modellazione molecolare, di simulazione al calcolatore di processi termici e fotochimici e di progettazione e realizzazione di nuovi prodotti o materiali “smart”, con particolare riferimento ai sistemi molecolari fotoresponsivi.

Programma/Contenuti

Prerequisiti: lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una conoscenza di base dei fondamenti di meccanica quantistica, spettroscopia e fotochimica.

Contenuti: Modelli teorici per lo studio di problemi di reattivita' in Chimica e Fotochimica. In particolare: (i) Il modello PMO (Perturbation Molecular Orbital), soprattutto nell'approssimazione dell'orbitale di frontiera (FMO). (ii) Il modello di Woodward-Hoffmann. (iii) Il modello basato sul mescolamento di configurazioni elettroniche nell'ambito dell'approssimazione del Legame di Valenza (CM-VB). Applicazioni ad alcune importanti classi di reazioni chimiche e fotochimiche. Esame operativo degli strumenti di base della Chimica e Fotochimica Computazionale: (a) Algoritmi per l'esplorazione delle superfici d'energia potenziale e per la localizzazione dei canali di reazione (foto)chimici. (b) Metodi quantomeccanici utilizzati per la costruzione di tali superfici (Interazione di Configurazione, MC-SCF, metodi perturbativi). (c) Metodi ibridi QM/PCM, QM/MM, etc. Attraverso alcuni esempi, si illustrera' l'utilizzo di tali strumenti nella progettazione virtuale di materiali molecolari fotoattivi. Nel corso delle esercitazioni di laboratorio, tali strumenti verranno applicati a problemi concreti di reattivita' e struttura in Fotochimica Organica, Fotobiologia, e Chimica dei Materiali. Saranno richieste relazioni di laboratorio per le esperienze effettuate.

Testi/Bibliografia

Mechanism and Theory in Organic Chemistry Lowry, T. H.; Richardson K. S.

Advanced Organic Chemistry Sundberg, R. J. ;F. A. Carey

Dispense e articoli vari forniti/segnalati dal docente durante le lezioni.

Metodi didattici

Lezioni frontali svolte in aula (4 CFU). Esercitazioni computazionali nel laboratorio informatico (2 CFU).

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una singola prova scritta finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova consiste in domande teoriche e problemi da risolvere attraverso le tecniche apprese durante il corso. A ciascuna domanda o problema corrisponde un punteggio che concorre alla valutazione finale della prova (per un massimo totale di 33 punti, corrispondenti a 30 e Lode) che si intende superata con punteggio di almeno 18/30.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa per lucidi e proiettore per diapositive durante le lezioni in aula.

Workstations, strumenti di calcolo e software aggiornato per l'esplorazione e lo studio dei meccanismi di reazione (foto)chimici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Garavelli