Mineralogia avanzata e fisica dei minerali
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Il corso tratterà argomenti avanzati nel campo delle proprietà fisiche dei minerali. Verrà fornita una comprensione della struttura mineralogica della crosta e del mantello e dei meccanismi microscopici alla base dei processi su larga scala. Parte del corso sarà dedicata alla presentazione delle proprietà fisiche di minerali rilevanti, come le proprietà elastiche, magnetiche, elettriche e di radioattività. Verranno inoltre descritti gli approcci teorici e sperimentali utilizzati per determinare tali proprietà. In particolare, il corso affronterà argomenti, quali equazioni di stato, propagazione delle onde acustiche nei cristalli, anisotropia delle proprietà fisiche. Le tecniche di mineralogia sperimentale includeranno: metodologie per esperimenti in situ e l'uso della radiazione di sincrotrone.
Risultati apprendimento attesi
Gli studenti acquisiranno le capacità critiche nella valutazione e nell'uso dei minerali come indicatori della dinamica superficiale e interna del pianeta. Inoltre, gli studenti acquisiranno le conoscenze delle principali tecniche analitiche mineralogiche e di analisi dei dati. I contenuti del corso saranno inoltre una base fondamentale per l'applicazione delle metodologie mineralogiche non solo alla comprensione dei processi geologici e planetari, ma anche alla scienza dei materiali.
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
Periodo
Secondo semestre
Programma
Riepilogo delle caratteristiche delle strutture cristalline. Crescita e aggregazione dei cristalli. Vettori, matrici, tensori, con esercitazioni pratiche. Simmetria cristallina e proprietà fisiche. Tensori di diverso rango. Descrizione delle proprietà fisiche dei monocristalli (densità, conducibilità termica, espansione termica, proprietà elastiche, piezoelettricità e piroelettricità, proprietà magnetiche). Proprietà selezionate di policristalli e aggregati (es. proprietà elastiche, orientamento preferenziale e microstrutture), con esempi pratici.
Panoramica di alcuni metodi selezionati per lo studio delle proprietà fisiche nei cristalli singoli e negli aggregati (basati sulla diffrazione, imaging, propagazione delle onde elastiche).
La parte di laboratorio consiste nel far familiarizzare gli studenti con Matlab, con routine di programmazione di base e operazioni matriciali. Inoltre, alcuni esempi relativi a temi di interesse: rappresentazione di dati (picchi, tensori, ecc.), fitting/analisi dati di base, elaborazione di immagini, e machine learning.
Panoramica di alcuni metodi selezionati per lo studio delle proprietà fisiche nei cristalli singoli e negli aggregati (basati sulla diffrazione, imaging, propagazione delle onde elastiche).
La parte di laboratorio consiste nel far familiarizzare gli studenti con Matlab, con routine di programmazione di base e operazioni matriciali. Inoltre, alcuni esempi relativi a temi di interesse: rappresentazione di dati (picchi, tensori, ecc.), fitting/analisi dati di base, elaborazione di immagini, e machine learning.
Prerequisiti
Si consiglia fortemente allo studente di avere una conoscenza di base sull'argomento della Mineralogia.
Metodi didattici
Lezioni frontali (5 CFU, corrispondenti a 40 ore). Didattica laboratoriale (1 CFU, corrispondente a 12 ore)
Materiale di riferimento
- Slides del corso
- Wenk, H.-R., and A. Bulakh. Minerals: their constitution and origin. Cambridge University Press, 2016. (parti selezionate)
- Nye, J.F. Physical Properties of Crystals. Their Representation by Tensors and Matrices. Oxford University Press, 1985. (parti selezionate)
- Wenk, H.-R., and A. Bulakh. Minerals: their constitution and origin. Cambridge University Press, 2016. (parti selezionate)
- Nye, J.F. Physical Properties of Crystals. Their Representation by Tensors and Matrices. Oxford University Press, 1985. (parti selezionate)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame finale consiste in una breve discussione orale sui temi del corso, seguita da una breve presentazione dello studente su uno degli argomenti di interesse. Gli obiettivi della breve presentazione sono: 1) Dimostrare la capacità di svolgere una breve ricerca o un lavoro pratico su un singolo argomento rilevante per la Mineralogia, 2) Iniziare a sviluppare competenze nella comunicazione scientifica.
GEO/06 - MINERALOGIA - CFU: 6
Esercitazioni: 12 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore