Insegnamento CARATTERIZZAZIONE CHIMICA E FISICA DEI MATERIALI

Nome del corso Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili
Codice insegnamento A002497
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Daniele Fioretto
CFU 12
Regolamento Coorte 2023
Erogato Erogato nel 2023/24
Erogato altro regolamento
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

FISICA DELLA MATERIA CONDENSATA

Codice A002498
CFU 6
Docente responsabile Daniele Fioretto
Docenti
  • Daniele Fioretto
Ore
  • 60 ore - Daniele Fioretto
Attività Caratterizzante
Ambito Chimica e fisica della materia
Settore FIS/03
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Proprietà ondulatorie della radiazione elettromagnetica.
Introduzione alla meccanica quantistica.
La teoria di Schrödinger della Meccanica Quantistica.
Legami, molecole e cristalli.
Gas di elettroni liberi e struttura a bande dei solidi.
Elementi di Fisica della Materia Soffice
Testi di riferimento Appunti delle lezioni.
Dispense fornite dal docente.
Obiettivi formativi Conoscenza dei fondamenti Fisica moderna e della meccanica quantisitica elementare, applicati allo studio di atomi, molecole, solidi e materia soffice.
Prerequisiti Nessuno
Metodi didattici Il corso è articolato in
1) Lezioni teoriche
2) Esercitazioni ed esperimenti dimostrativi
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento prevede una prova orale finalizzata ad accertare il livello di conoscenza sui contenuti tecnici e metodologici del corso (Proprietà ondulatorie della radiazione elettromagnetica.
Introduzione alla meccanica quantistica.
La teoria di Schrödinger della Meccanica Quantistica.
Legami, molecole e cristalli.
Gas di elettroni liberi e struttura a bande dei solidi.
Elementi di Fisica della Materia Soffice). La prova orale consentirà, inoltre, di verificare le capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso Proprietà ondulatorie della radiazione elettromagnetica.
Introduzione alla meccanica quantistica.
La teoria di Schrödinger della Meccanica Quantistica.
Legami, molecole e cristalli.
Gas di elettroni liberi e struttura a bande dei solidi.
Elementi di Fisica della Materia Soffice

MATERIALS CHEMISTRY FOR TECHNOLOGY

Codice A002499
CFU 6
Docente responsabile Giacomo Giorgi
Docenti
  • Giacomo Giorgi
Ore
  • 60 ore - Giacomo Giorgi
Attività Caratterizzante
Ambito Chimica e fisica della materia
Settore CHIM/07
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ENGLISH
Contenuti Basic concepts of crystallography. Brillouin Zone. Symmetry and Lattices. Miller Indices.
Materials: Semiconductors, metals, dielectrics.
Semiconductors and their properties. Concepts of bandgap and band structure. Wide bandgap and zero bandgap semiconductors (TiO2 vs graphene). Dispersion, effective masses, and mobility of carriers. Operating principles of photovoltaics (PV) and photocatalysis. Photoconversion efficiency (PCE). Silicon cells; Thin layer CIGS architectures (second generation); Multijunction solar cells (third generation). Graetzel cells. Quantum Dots. Carrier materials (HTM/ETM). Brief overview of quantum mechanics. Calculation of structural properties by ab-initio theoretical simulations.
New generation materials: Hybrid Perovskites (OIHP) in optoelectronics and their operating principles. Architectures and chemical engineering of OIHP-based solar cells.
3D, mixed 2D/3D and clusters of OIHP: same material, different dimensionality and their applications
Quantum confinement associated with semiconductor thickness reduction. The case of chalcogenides. Excitons, plasmons and other quasiparticles. Wannier and Frenkel excitons. Calculation of optical properties by ab-initio theoretical simulations. Heterostructures and band alignments in heterostructures.
Nature and role of the interface in microelectronics (integrated circuits), in photocatalysis and in PV and its atomistic description.
Testi di riferimento Lecturer's lecture notes.
Obiettivi formativi The course aims, through a combined description of theoretical and experimental methodologies, to provide the student with a detailed knowledge from the chemical and physical point of view of the processes that characterise materials for most of the technological applications, with particular attention to the (micro)electronic and optoelectronic field.
Prerequisiti Basic knowledge of Inorganic Chemistry, Physics, and mathematics. Good level (ideally B2) of English language knowledge (understanding, speaking, writing)
Metodi didattici Lectures and computational exercises
Modalità di verifica dell'apprendimento The exam consists in 30 mins oral test to verify the student knowledge level and understanding of the theoretical and methodological contents of the course.
Programma esteso Definition of Materials Chemistry. Fundamental Principles in Materials Chemistry. Basic Synthesis and Reaction Chemistry: Background. Chemistry of Representative elements used in Materials Science: Non-metals, Transition Metals (TM), Rare Earths. Structure Determination in Bulk and Surface (IR, NMR, X-Ray, TEM, SEM, STM, XPS, and others). Small Molecules in Solid State (Shape and Packing). Porous Materials: MOF, Zeolites, Clathrates. Ceramic & Glasses: Oxides, Clays, Glasses, Perovskites. Hints on Polymers Chemistry. Carbon Based Materials: Carbon and its dimensionalities. Chemistry of Semiconductors: bandgap and band structure. Dispersion, effective masses, and mobility of carriers. Photovoltaics (PV) and photocatalysis: present and future scenario. PV devices. Quantum Dots. Introduction to quantum mechanics and applications to Materials: Calculation of structural properties by ab-initio theoretical simulations.
Quantum confinement associated with semiconductor thickness reduction. Quasiparticles. Wannier and Frenkel excitons. Calculation of optical properties by ab-initio theoretical simulations.
Nature and role of the interface in microelectronics (integrated circuits), in photocatalysis and in PV and its atomistic description.