Laboratorio di fisica della materia 2
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
l'insegnamento si propone di fornire le competenze utili a realizzare, analizzare ed interpretare correttamente misure fisiche su materiali, con particolare riferimento a misure di spettroscopia ottica e vibrazionale su film sottile. Obiettivo dell'insegnamento è formare gli studenti ad un'analisi critica di tutti gli elementi che concorrono alla realizzazione della misura, dalla preparazione del campione allo schema di misurazione, dai dettagli costruttivi della strumentazione all'elaborazione dei dati acquisiti.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento si attende che gli studenti abbiano:
1) Appreso alcune tecniche di preparazione di campioni in forma di film sottile in particolare tecniche PVD di crescita in alto vuoto.
2) Appreso i fondamenti della spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier ed imparato a eseguire le operazioni numeriche necessarie ad estrarre l'informazione spettroscopica dai dati interferometrici.
3) Imparato a realizzare correttamente misure di spettroscopia di assorbimento UV-visibile e misure di spettroscopia Raman.
4) Compreso le caratteristiche peculiari e gli aspetti di criticità connessi ai diversi schemi di misura spettroscopica con tecniche ottiche.
5) Imparato a confrontare i propri risultati con quelli estratti dalla letteratura ed a collocare le proprie osservazioni nel contesto internazionale della ricerca su nuovi materiali.
6) Sviluppato la capacità di presentare sinteticamente il risultato di una attività sperimentale e di discutere la validità delle proprie osservazioni.
1) Appreso alcune tecniche di preparazione di campioni in forma di film sottile in particolare tecniche PVD di crescita in alto vuoto.
2) Appreso i fondamenti della spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier ed imparato a eseguire le operazioni numeriche necessarie ad estrarre l'informazione spettroscopica dai dati interferometrici.
3) Imparato a realizzare correttamente misure di spettroscopia di assorbimento UV-visibile e misure di spettroscopia Raman.
4) Compreso le caratteristiche peculiari e gli aspetti di criticità connessi ai diversi schemi di misura spettroscopica con tecniche ottiche.
5) Imparato a confrontare i propri risultati con quelli estratti dalla letteratura ed a collocare le proprie osservazioni nel contesto internazionale della ricerca su nuovi materiali.
6) Sviluppato la capacità di presentare sinteticamente il risultato di una attività sperimentale e di discutere la validità delle proprie osservazioni.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
L'attività prevista dall'insegnamento comprende la realizzazione di un breve percorso in laboratorio sul modello di un'attività di ricerca rivolta alla sintesi e caratterizzazione di materiali di interesse applicativo (a titolo di esempio: la realizzazione di elettrodi per celle solari tipo DSSC - Dye Sensitized Solar Cells), comprendente:
Preparazione e caratterizzazione di film sottili nanostrutturati. Tecniche sol-gel: spin-coating, screen printing. Tecniche PVD - Physical Vapor Deposition: evaporazione, sputtering, deposizione da fascio molecolare.
Caratterizzazione morfologica: microscopia, profilometria.
Tecniche di spettroscopia ottica di film sottili.
Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier: riflessione-trasmisisone, ATR - Attenuated Total Reflection.
Spettroscopia Raman.
Ellissometria ottica.
Preparazione e caratterizzazione di film sottili nanostrutturati. Tecniche sol-gel: spin-coating, screen printing. Tecniche PVD - Physical Vapor Deposition: evaporazione, sputtering, deposizione da fascio molecolare.
Caratterizzazione morfologica: microscopia, profilometria.
Tecniche di spettroscopia ottica di film sottili.
Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier: riflessione-trasmisisone, ATR - Attenuated Total Reflection.
Spettroscopia Raman.
Ellissometria ottica.
Prerequisiti
Non ci sono prerequisiti specifici.
Metodi didattici
L'attività di laboratorio è svolta in piccoli gruppi, tipicamente composti di tre studenti ciascuno. Insieme a ciascun gruppo viene individuata una tematica adatta a costituire l'oggetto di un progetto di ricerca perseguibile nell'arco temporale a disposizione e con gli strumenti in dotazione ai laboratori didattici e di ricerca accessibili. A partire da una piccola selezione bibliografica proposta dal docente, i gruppi definiscono e discutono con il docente l'articolazione del proprio progetto e lo sviluppano con il supporto dello stesso. I progetti vengono individuati in maniera tale da comprendere l'uso delle tecniche descritte nel programma dell'insegnamento.
Materiale di riferimento
P. R. Griffiths, J. A de Haseth "Fourier Transform Infrared Spectrometry" 2nd edition Wiley 2007
ISBN: 978-0-471-19404-0
Olaf Stenzel "The Physics of Thin Film Optical Spectra: An Introduction" Springer Series in Surface Sciences, Springer 2005
ISBN: 978-3540231479
H. Fujiwara "Spectroscopic Ellipsometry Principles and Applications" Wiley 2007
ISBN: 978-0-470-01608-4
Letteratura scientifica selezionata dal docente secondo il contesto dei singoli progetti.
ISBN: 978-0-471-19404-0
Olaf Stenzel "The Physics of Thin Film Optical Spectra: An Introduction" Springer Series in Surface Sciences, Springer 2005
ISBN: 978-3540231479
H. Fujiwara "Spectroscopic Ellipsometry Principles and Applications" Wiley 2007
ISBN: 978-0-470-01608-4
Letteratura scientifica selezionata dal docente secondo il contesto dei singoli progetti.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica del processo di apprendimento avviene continuamente nell'arco del corso di laboratorio attraverso l'osservazione dell'attività degli studenti e la discussione di obiettivi, procedimenti e risultati, con interazione costante. Al termine dell'attività in laboratorio, agli studenti viene richiesto di preparare una presentazione riassuntiva del lavoro svolto, durante la quale i risultati ottenuti sono discussi e confrontati con la letteratura di rilievo. La valutazione è espressa in trentesimi e tiene in considerazione: impegno profuso durante il corso dell'insegnamento, proprietà di utilizzo della strumentazione e delle tecniche introdotte, corretto trattamento ed analisi dei dati acquisiti, qualità del confronto con la letteratura nelle diverse fasi dell'attività di laboratorio e della rielaborazione finale, organizzazione della presentazione.
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 14 ore
Lezioni: 14 ore
Docenti:
Borghi Francesca, Piseri Paolo Giuseppe Carlo
Docente/i
Ricevimento:
Laboratorio Getti Molecolari
Ricevimento:
su appuntamento
Ufficio presso edificio LITA, piano 0