| Attività | Crediti | Periodo | Docenti | Orario |
|---|---|---|---|---|
| teoria | 5 | I semestre | Adolfo Speghini | |
| laboratorio | 1 | I semestre | Adolfo Speghini |
Il Corso si propone di fornire allo studente gli strumenti teorici e sperimentali per lo studio, lo sviluppo e l’applicazione di nanomateriali in ambito Biotecnologico e di Chimica verde, sia per applicazioni industriali che agro-alimentari. Saranno considerati nanomateriali inorganici (per esempio metallici, ossidi, fluoruri) opportunamente attivati e funzionalizzati per specifiche proprietà, quali diagnostica, conversione e immagazzinamento di energia, trasporto di materiali e attività catalitica per processi produttivi e di trasformazione delle risorse in una logica di sostenibilità globale. Il corso prevede anche alcune esperienze di laboratorio per fornire manualità e capacità critica e analitica di progettazione, preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e applicazione di nanomateriali inorganici funzionalizzati in ambito Biotecnologico e di Chimica Verde.
PARTE TEORICA
Nanomateriali: definizione e peculiarità. Tipologie di nanomateriali (organici, inorganici, ibridi organico-inorganici).
Importanza della superficie in nanomateriali. Fenomeni influenzati dalla superficie. Aspetti termodinamici di fasi nanometriche. Nanostrutture gerarchiche.
Nanomateriali 1D e 2D. Fullereni, nanotubi di carbonio, grafene. Cenni alla teoria delle bande. Semiconduttori nanometrici e Quantum Dots: proprietà elettroniche e spettroscopiche.
Nanomateriali a base di fluoruri attivati con ioni lantanidi luminescenti. Carbon Dots luminescenti.
Nanoparticelle di metalli nobili e loro proprietà plasmoniche. Nanomateriali a base di ossidi per fotocatalisi.
Nanoparticelle magnetiche. Nanocompositi organico-inorganici.
Nanosistemi attivabili da stimoli esterni per diagnostica, drug-delivery e per trattamenti curativi in nanomedicina.
Sintesi di nanoparticelle in soluzione con metodiche “green chemistry” (coprecipitazione, sol-gel, solvotermale). Sintesi assistite da microonde. Strategie per ottenere diverse porosità, dimensioni e morfologie (nanorods, core@shell) di nanoparticelle utilizzando metodiche di chimica verde. Funzionalizzazione superficiale di nanoparticelle inorganiche con shell di silice.
Analisi chimico-fisica di nanostrutture (strutturale, morfologica, colloidale). Indagine spettroscopica nel campo ottico (UV, visibile e infrarosso) su nanoparticelle luminescenti. Indagine delle proprietà vibrazionali di nanoparticelle con spettroscopia infrarossa e Raman.
ESPERIENZE DI LABORATORIO
1) Sintesi di nanoparticelle metalliche (Au, Ag) in soluzione acquosa e loro caratterizzazione spettroscopica nel campo ottico (UV, visibile ed infrarosso). Studio delle proprietà colloidali delle nanoparticelle metalliche preparate e analisi della loro morfologia con la microscopia elettronica a trasmissione (TEM).
2) Preparazione di nanoparticelle di TiO2 e Fe3O4 in soluzione con una reazione assistita da microonde. Studio delle loro proprietà colloidali. Analisi strutturale mediante diffrazione dei raggi X. Analisi morfologica con l'utilizzo di tecnica di microscopia elettronica a trasmissione (TEM). Indagine delle loro proprietà vibrazionali con spettroscopia Raman.
3) Preparazione di nanoparticelle di CaF2 e SrF2 funzionalizzate con ioni lantanidi luminescenti in ambiente acquoso e loro ricoprimento con una shell di silice mediante tecnica sol-gel. Caratterizzazione chimico-fisica (strutturale, morfologica, colloidale) delle nanoparticelle. Studio delle loro proprietà di emissione nel range del visibile a seguito di eccitazione laser nel vicino infrarosso.
La prova d'esame sarà orale, comprendente l'esposizione di un lavoro bibliografico su un argomento dell'Insegnamento e domande sui vari argomenti dell'Insegnamento, sulla parte teorica, sugli esempi considerati e sulle esperienze di laboratorio. Particolare attenzione sarà inoltre rivolta alla padronanza dei concetti, delle metodiche, degli strumenti e delle tecniche usate nelle esperienze di laboratorio.
Per entrambi gli studenti frequentanti e non frequentanti l'esame verterà su tutti gli argomenti della parte teorica, sugli esempi considerati e la parte sulle esperienze di laboratorio.
Per la parte di laboratorio è richiesto un elaborato scritto riguardante le metodiche e i risultati ottenuti durante le esperienze, che dovrà essere caricato sulla piattaforma Moodle alla fine dell'esperienza di laboratorio.
| Attività | Autore | Titolo | Casa editrice | Anno | ISBN | Note |
| teoria | Dieter Vollath | Nanoparticles - Nanocomposites - Nanomaterials (Edizione 1) | Wiley-VCH | 2013 | 978-3-527-33460-5 |
