INTRODUZIONE ALLE NANOSCIENZE

Internazionalizzazione della Didattica INTRODUZIONE ALLE NANOSCIENZE

0522600052
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2021
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
324LEZIONE
336LABORATORIO
Obiettivi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

CONOSCENZA DEI CONCETTI DI BASE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DI MODELLI QUANTOMECCANICI ED ELETTRODINAMICI CHE GOVERNANO I FENOMENI FISICI ALLE NANOSCALE.
CONOSCENZA DI ALCUNE TECNICHE DI SINTESI DI NANO-MATERIALI, FABBRICAZIONE DI NANO-DISPOSITIVI.
CONOSCENZA DELLE ATTUALI PRINCIPALI APPLICAZIONI DEI NANO-MATERIALI E DEI NANO-DISPOSITIVI IN CAMPO SCIENTIFICO E TECNOLOGICO.
CONOSCENZA DELLE PROSPETTIVE DELLA RICERCA NEL SETTORE DELLE NANOSCIENZE.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:

CAPACITÁ DI APPLICARE LE CONOSCENZA DELLA FISICA PER INTERPRETARE I FENOMENI FISICI ALLE NANOSCALE.
CAPACITÁ DI DI PREVEDERE LE CONSEGUENZE DELLE NANODIMENSIONI SULLE RISPOSTE FISICHE DI NANOMATERIALI E DI SAPERNE STIMARE TRAMITE CALCOLI ELEMENTARI I VALORI DELLE GRANDEZZE DI INTERESSE .
CAPACITA DI INDIVIDUARE LE CORRETTE E PIÙ ADATTE TECNICHE SPERIMENTALI LA CARATTERIZZAZIONE E LO STUDIO DEI NANOMATERIALI.

Prerequisiti
IL CORSO RICHIEDE UNA BUONA CONOSCENZA GENERALE DELLA FISICA CLASSICA E QUANTISTICA, ED UNA CONOSCENZA BASE DELLA STRUTTURA DELLA MATERIA E DELLA CHIMICA. INOLTRE È RICHIESTA UNA BUONA COMPRENSIONE DELLA LINGUA INGLESE SCRITTA. DELLE DISCIPLINE SCIENTIFICHE : CHIMICA E BIOLOGIA
Contenuti
- PERCHÉ LA FISICA DOVREBBE CAMBIARE ALLE NANO-SCALE ? (4 HOURS)

- IL CONFINAMENTO QUANTISTICO E LE SUE CONSEGUENZE SULLE PROPRIETÀ ELETTRONICHE, MAGNETICHE E OTTICHE DELLE NANOSTRUTTURE.
(10H)

- IL TRASPORTO ELETTRONICO VS. LA RIDUZIONE DELLE DIMENSIONI SPAZIALI, REGIME DIFFUSIVO E REGIME BALLISTICO NEL TRASPORTO DI ELETTRONI. COULOMB BLOCKADE (10H)

- PLASMONS E NANOPARTICLES, IL CAMPO ELETTRICO SU SCALA NANOMETRICA. (10H)

-FABBRICAZIONE NANO: COME REALIZZARE LA NANOSTRUTTURA: NANOLITOGRAFIA E SELFASSEMBLING. (10H)

- LE FORZE VAN DER WAALS ED I LEGAMI CHIMICI. (6H)

- NANO METROLOGIA TRAMITE FOTONI ED ELETTRONI. (6H)

- LE TECNICHE A SCANSIONE DI SONDA. NANOMANIPOLAZIONE (8H)
Metodi Didattici
LE LEZIONI IN AULA ALTERNERANNO MOMENTI DI DIDATTICA FRONTALE SULLA FISICA ALLE NANOSCALE ALLA DESCRIZIONE DI SPECIFICHE, ATTUALI E FUTURE, APPLICAZIONI NEL SETTORE DELLE NANOTECNOLOGIE; IN QUESTO SENSO, IL CORSO HA UN’IMPRONTA TEORICOPRATICA, PERSEGUITA ATTRAVERSO L’ESEMPLIFICAZIONE DI CASI.
Verifica dell'apprendimento
TIPO DI ESAME: ORALE

MODALITA' DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO: PRESENTAZIONE ORALE E DISCUSSIONE DI UN ARGOMENTO SELEZIONATO ALL'INTERNO DI QUELLI TRATTATI DURANTE IL CORSO

VALUTAZIONE: VOTO FINALE
L'ESAME PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI UNA PROVA ORALE VALUTATA IN 30-ESIMI.

- LA PROVA ORALE SARÀ COSÌ ARTICOLATA: IL DOCENTE ASSEGNA AGLI STUDENTI ARGOMENTI PERSONALIZZATI SU CUI SARANNO CHIAMATI AD ESPORRE DOPO UN TEMPO DI ELABORAZIONE DELL’ARGOMENTO DI 3 ORE , A SEGUITO DELLE QUALI SARANNO CHIAMATI A SOSTENERE UNA ESPOSIZIONE ESTESA DAVANTI ALLA COMMISSIONE. L’ ESPOSIZIONE ORALE POTRÀ ESSERE COADIUVATA DALL’UTILIZZO DI LAVAGNA, PRESENTAZIONE MULTIMEDIALE, O TRAMITE STAMPATI E SVOLGIMENTO CON CARTA E PENNA. SARÀ RICHIESTO ALLO STUDENTE DI DISSERTARE SU ALCUNE PROPRIETÀ FISICHE CARATTERISTICHE DELLA RIDUZIONE ALLA DIMENSIONALITÀ NANOMETRICA, AD ESEMPIO: CONSEGUENZE QUANTISTICHE DEL CONFINAMENTO DIMENSIONALE ALLE NANOSCALE, PROPRIETÀ OTTICHE NELLE NANOPARTICELLE A SEMICONDUTTORE O METALLICHE, MAGNETISMO ALLE NANOSCALE, TECNICHE DI INDAGINE FISICA NELLE NANOTECNOLOGIE.

LA VALUTAZIONE DELLE PROVE TIENE CONTO DELLA CAPACITÀ DI ESPORRE IN MODO CHIARO E SINTETICO GLI OBIETTIVI , IL PROCEDIMENTO ED I RISULTATI DELL’ ARGOMENTO ASSEGNATO , NONCHÉ DELLA CAPACITÀ DI APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI PROPONENDO POSSIBILI ULTERIORI SVILUPPI, QUALI APPLICAZIONI NEL SETTORE DELLE NANOTECNOLOGIE PURCHE’ INERENTI ALL’ARGOMENTO D’ESAME ASSEGNATO DAL DOCENTE.
IL VOTO FINALE SARÀ ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE ED HA UNA LIMITATA CONOSCENZA DELL’ARGOMENTO ASSEGNATO.
IL LIVELLO MASSI (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DELL’ARGOMENTO TRATTATO NELLA SUA ESPOSIZIONE DELLA PROVA DI ESAME, NE DISCUTE GLI ASPETTI E LE CONSEGUENZE SCIENTIFICHE PIÙ IMPORTANTI E SIGNIFICATIVE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGARE ED ESPORRE ASPETTI DIVERSI DELLE NANOSCIENZE TRA LORO.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E COMPETENZA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
1)INTRODUTION TO NANOSCIENZE AND NANOMATERIALS, DINESH C. AGRAWAL, WORLD SCIENTIFIC PUBLISHING CO. PTE. LTD.5 TOH TUCK LINK, SINGAPORE (2013)
2)INTRODUCTION TO NANOSCIENZE AND NANOTECHNOLOGY, CHRIS BINNS, PUBLISHED BY JOHN WILEY & SONS, INC., HOBOKEN, NEW JERSEY (2010)
3)FUNDAMENTALS OF NANOTECHNOLOGY, DUTTA, JOYDEEP, HORNYAK, GABOR L., PUBLISHED BY CRC PRES (2008)
Altre Informazioni
L’ARGOMENTO DI QUESTO INSEGNAMENTO TRATTA DIVERSI ASPETTI DELLE NANOSCIENZE CHE È AD OGGI UNA SCIENZA MULTIDISCIPLINARE CON DIVERSI CONTRIBUTI DELLA FISICA, DELLA CHIMICA DELL’INGEGNERIA E DELLA BIOLOGIA. SI SONO TUTTAVIA PRIVILEGIATI GLI ASPETTI CONCETTUALI CHE RIGUARDANO LA FISICA ALLE NANOSCALE. COME CAMBIANO LE PROPRIETÀ FISICHE NEI SISTEMI A RIDOTTA DIMENSIONALITÁ RISPETTO AI SISTEMI MACROSCOPICI? IL CORSO SI ARTICOLA ATTRAVERSO SVARIATI ASPETTI DI FISICA SIA CLASSICA CHE QUANTISTICA, INTRODUCENDO LE NUOVE PROPRIETÀ FISICHE ALLE NANOSCALE E LE LEGGI CHE LE GOVERNANO, CHIARISCE COME UTILIZZARLE NELLE NANOTECNOLOGIE, DANDO RISALTO ALLE ATTUALI APPLICAZIONI ED ALLE ATTUALI FRONTIERE DELLA RICERCA. IL CORSO INOLTRE FORNISCE UNA COMPRENSIONE GENERICA DELLE TECNICHE PER LA FABBRICAZIONE DI NANOSTRUTTURE, E DELLE TECNICHE DI NANOMETROLOGIA PER LA MISURAZIONE DELLE PROPRIETÀ FISICHE DI NANOSTRUTTURE E/O LOCALMENTE ALLE NANOSCALE.
L’INSEGNAMENTO INTENDE FAMILIARIZZARE GLI STUDENTI CON LE DIVERSE AREE TEMATICHE OGGETTO DELLE NANOSCIENZE E DI ABITUARLI ALL’ INTERDISCIPLINARITÀ DELLE STESSE. QUESTO INSEGNAMENTO, PREVALENTEMENTE BASATO SU TEMATICHE PIÙ PROPRIE DELLE SCIENZE FISICHE, TRATTERÀ ASPETTI PIÙ INTERDISCIPLINARI QUALI LA FUNZIONALIZZAZIONE CHIMICA E BIOLOGICA DI NANO PARTICELLE ED IN GENERALE QUALI LA FABBRICAZIONE TRAMITE APPROCCI DI TIPO BOTTOM-UP.
PROPRIO A CAUSA DELLA CARATTERISTICA MULTIDISCIPLINARE DELLE NANOSCIENZE RISULTA NECESSARIO L’UTILIZZO DI DIVERSE FONTI BIBLIOGRAFICHE PER APPROFONDIMENTO, L’UTILIZZO DI UN UNICO TESTO PRINCIPALE (SPESSO O TROPPO SINTETICO O TROPPO SPECIFICO) È INSUFFICIENTE. DURANTE IL CORSO, DISPONIBILE ONLINE AL SITO WEB, VERRANNO FORNITE DISPENSE PER LO PIÙ IN LINGUA INGLESE. AL CONTEMPO SONO PROPOSTI 3 LIBRI DI TESTO CHE COPRONO LE NOZIONI ESPOSTE DAL DOCENTE DURANTE IL CORSO, MA CHE DANNO ALLO STUDENTE SPAZIO E LIBERTÀ DI APPROFONDIRE ARGOMENTI DI SUO PARTICOLARE INTERESSE SPECIFICO. IL CORSO NON RICHIEDE PARTICOLARI CONOSCENZE DI CHIMICA O BIOLOGIA, MA RICHIEDE CONOSCENZA GENERALE DELLA FISICA CLASSICA E QUANTISTICA, POSSIBILMENTE DELLA STRUTTURA DELLA MATERIA, OLTRE CHE DI UNA BUONA COMPRENSIONE DELLA LINGUA INGLESE (LETTA).
L’IMPOSTAZIONE DELL’INSEGNAMENTO PREVEDE CHE LO STUDENTE ACQUISISCA UNA CONOSCENZA PIÙ CHE ESAUSTIVA DEGLI ARGOMENTI RELATIVI ALLE NANOSCIENZE DIMOSTRANDO LA PADRONANZA DI TALI TEMATICHE IN POSSIBILI LETTURE O DISCUSSIONI SCIENTIFICHE, CON CAPACITÀ DI UNA CHIARA ESPOSIZIONE DELLE CONOSCENZE ACQUISITE E DELLE PROPRIE ARGOMENTAZIONI.
GLI STUDENTI SONO INVITATI A PORSI IN MANIERA DIALETTICA NEI CONFRONTI DEI CONTENUTI DELLE LEZIONI E DEGLI ARGOMENTI TRATTATI A LEZIONE E DEL MATERIALE DIDATTICO FORNITO.
GLI STUDENTI A FINE CORSO SARANNO GUIDATI IN UNA VISITA ATTRAVERSO ALCUNI LABORATORI SCELTI PER DESCRIVERE LE APPARECCHIATURE PER LE NANOTECNOLOGIE PRESENTI ALL’INTERNO DELL’ATENEO.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3
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