Insegnamento CARATTERIZZAZIONE CHIMICA E FISICA DEI MATERIALI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002497 |
| Sede | TERNI |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Daniele Fioretto |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2021 |
| Erogato | Erogato nel 2021/22 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
FISICA DELLA MATERIA CONDENSATA
| Codice | A002498 |
|---|---|
| Sede | TERNI |
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Daniele Fioretto |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline fisiche e chimiche |
| 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 scritta che richiede la soluzione di problemi a risposta aperta e/o quesiti a risposta chiusa da svolgere complessivamente in 2 ore. La prova ha lo scopo di accertare: i) la capacità di comprensione dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino 1), ii) la capacità di esporre e di applicare correttamente le conoscenze teoriche (descrittore di Dublino 2), iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche (descrittore di Dublino 3), iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta (descrittore di Dublino 4). La valutazione finale verrà stabilita dalla Commissione in trentesimi. 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 |
|---|---|
| Sede | TERNI |
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Giacomo Giorgi |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline dell'ingegneria |
| Settore | CHIM/07 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ENGLISH |
| Contenuti | 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. Text to be decided |
| 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 of a 2 hrs written test (~10 numerical exercises) followed by a 10-15 mins oral test to verify the student knowledge level and understanding of the theoretical and methodological contents of the course. |
| Programma esteso | Definition of Material 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. 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. |