27481 - SPETTROSCOPIA DEI MATERIALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i principi che governano i processi di interazione radiazione-materia, e le basi per l'interpretazione degli spettri di assorbimento e di emissione di varia natura. Lo studente apprende i fondamenti quantomeccanici delle tecniche spettroscopiche e acquisisce competenze nella capacità di correlare caratteristiche spettrali con proprietà molecolari di interesse.

Contenuti

Concetti generali per la spettroscopia. La radiazione elettromagnetica. Interazione luce-materia. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo. Assorbimento ed emissione della radiazione elettromagnetica da parte di specie molecolari. Probabilità di transizione di Einstein. Popolazione dei livelli. Principio di indeterminazione di Heisenberg.

Spettroscopia rotazionale. Trattamento classico e quantistico del moto di rotazione. Spettri rotazionali puri. Regole di selezione. Popolazione dei livelli e struttura spettrale. Intensità transizioni rotazionali. Cenni sul rotatore asimmetrico. Distorsione centrifuga. Descrizione di strumentazione per spettroscopia rotazionale.

Spettroscopia vibrazionale. In questa sezione del corso si introduce la teoria alla base delle spettroscopie infrarossa (IR) e Raman vibrazionale e si mostrano esempi di analisi usando queste tecniche. Partendo dalla trattazione delle vibrazioni utilizzando il modello semplice dell'oscillatore armonico si passa poi all'analisi degli spettri molecole più complesse, introducendo il concetto di frequenze di gruppo. Si darà anche una descrizione delle strumentazioni per spettroscopia vibrazionale: FT-IR, ATR, spettrometri e microspettrometri Raman.

Spettroscopia Elettronica (Uv-Vis). Le transizioni elettroniche. Spettri elettronici di atomi. Il principio di Franck-Condon e le transizioni vibroniche. Gli spettri elettronici delle molecole poliatomiche. I cromofori. Il destino degli stati elettronicamente eccitati: il decadimento non radiativo, il decadimento radiativo: la fluorescenza e la fosforescenza. Descrizione delle strumentazioni per spettroscopia vibrazionale.

Applicazioni di tecniche spettroscopiche allo studio di atmosfera, astrofisica, stato solido, materiali, beni culturali.

Testi/Bibliografia

- Spectroscopy for Materials Characterization / Simonpietro Agnello (Editor), 2021.

- J. M. Brown, Molecular Spectroscopy, Oxford University Press, 1998.

- Materials Characterization: Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods / Leng, Yang, Wiley-Vch, 2013.

- Molecular spectroscopy / Jeanne L. McHale. Second edition. Boca Raton: CRC Press, 2017.

- Slides e note del docente

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula (utilizzando lavagna elettronica con videoproiettore) ed esercitazioni pratiche di laboratorio. I risultati ottenuti in ogni esperienza sono discussi in laboratorio e in aula, e vengono riportati, da ciascun studente, in relazioni scritte che costituiscono il quaderno di laboratorio.

La frequenza della parte di Laboratorio e' obbligatoria.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame del corso integrato di Caratterizzazione dei Materiali verterà sugli argomenti svolti nei moduli di “Microscopia con Laboratorio” e “Spettroscopia dei Materiali".

Per quanto riguarda gli argomenti svolti nel modulo “Spettroscopia dei Materiali", l’esame prevede un esame orale che consiste in tre domande su argomenti trattati durante il corso dai due docenti e di cui una su un tema a scelta dello studente.

Il voto finale del corso integrato verrà calcolato tramite media aritmetica dei voti conseguiti nei due moduli. Per il superamento del corso integrato è necessario superare i 18/30 in entrambi i moduli.

Strumenti a supporto della didattica

Le attivita' didattiche svolte in aula si avvalgono di supporti quali proiezione di slides e lavagna. Il materiale didattico presentato durante le lezioni e' reso accessibile agli studenti. Le attivita' di laboratorio sono svolte presso i laboratori didattici e di ricerca e la dotazione del materiale di laboratorio con cui vanno condotte le attività sperimentali.

Gli studenti con DSA o Disabilità possono contattare il Servizio Studenti con Disabilità e DSA dell’Università di Bologna, il referente del Dipartimento, o il docente del corso per concordare le modalità più adatte per consultare il materiale didattico, accedere alle aule per le lezioni frontali e per concordare le modalita’ di esame.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tommaso Salzillo

Consulta il sito web di Luca Bizzocchi