Insegnamento CHIMICA FISICA AVANZATA

Corso
Scienze chimiche
Codice insegnamento
GP004048
Curriculum
Chimica fisica
Docente
Pier Luigi Gentili
CFU
13
Regolamento
Coorte 2022
Erogato
2022/23
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa integrata

INVESTIGATIONS INTO COMPLEX SYSTEMS

Codice A003059
CFU 7
Docente Pier Luigi Gentili
Docenti
  • Pier Luigi Gentili
Ore
  • 59 ore - Pier Luigi Gentili
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche
Settore CHIM/02
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO, INGLESE
Contenuti Significato di Complessità Naturale e Complessità Computazionale. Fondamenti della termodinamica di non-equilibrio e della dinamica non-lineare. Reazioni chimiche oscillanti. Caos e Frattali. Si effettueranno 4 esperienze di laboratorio per testare i principi della Termodinamica di non-equilibrio e della dinamica non-lineare.
Testi di riferimento P. L. Gentili, “Untangling Complex Systems: A Grand Challenge for Science”, CRC Press, 2018, ISBN 9781466509429.
Obiettivi formativi Il modulo “Indagini di Sistemi Complessi” rappresenta l’unico insegnamento di Termodinamica di non-equilibrio e di dinamica non-lineare per gli studenti della Laurea Magistrale in Scienze Chimiche. L’obiettivo principale di questo modulo è quello di fornire agli studenti le basi concettuali e metodologiche per affrontare l’indagine interdisciplinare di Sistemi Complessi. Le principali conoscenze che devono esser acquisite da parte dello studente sono:
•criteri evolutivi di sistemi chimico-fisici fuori dall’equilibrio;
•auto-organizzazione;
•determinismo caotico e strutture frattaliche;
•Complessità Naturale e Computazionale.
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di:
•provare a predire l’evoluzione di sistemi fuori dall’equilibrio;
•studiare sperimentalmente processi chimico-fisici di auto-organizzazione;
•apprezzare i limiti conoscitivi della scienza quando si trattano processi deterministici caotici;
•caratterizzare le strutture frattaliche.
Prerequisiti Conoscenza della Termodinamica di equilibrio.
Metodi didattici Il corso è organizzato in due fasi. La prima fase consiste nelle lezioni frontali (per un totale di 5 CFU) svolte in aula su tutti gli argomenti del corso e coadiuvato da filmati. La seconda fase consiste in quattro esercitazioni di laboratorio (per un totale di 2 CFU) della durata di sei ore ciascuna. Le esperienze verranno condotte presso il Laboratorio di Fotofisica e Fotochimica del Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie. Gli studenti saranno divisi in gruppi (massimo tre studenti per gruppo) ed eseguiranno le esperienze in parallelo utilizzando diverse strumentazioni disponibili nel laboratorio.
Altre informazioni Per contattare il docente.
Numero di tel.: 075 585 5573
E_mail: pierluigigentili@gmail.com
Modalità di verifica dell'apprendimento L’apprendimento degli argomenti del corso è testato in due modi. Una prova scritta che consiste nella stesura delle relazioni delle esperienze di laboratorio. Una prova orale con domande inerenti agli argomenti svolti nella parte frontale del corso. Le relazioni dovranno esser consegnate prima di sostenere la prova orale.
Programma esteso Gli argomenti che sono trattati sono i seguenti:1) Introduzione alla Complessità Naturale ed alla Scienza della Complessità. 2) Rivisitazione approfondita del II Principio della Termodinamica. 3) Termodinamica di non-equilibrio. Flussi e Forze. Regimi lineare e non-lineare. Produzione di entropia e criteri di evoluzione per sistemi fuori dall'equilibrio. 4) Analisi lineare di stabilità degli stati stazionari: stati stabili, instabili ed oscillanti. 5) Reazioni chimiche oscillanti, onde chimiche. Strutture di Turing. Precipitazioni periodiche. 6) Approfondimenti sulle dinamiche in regime non-lineare: Biforcazioni e Determinismo Caotico. Esempio della convezione. 7) Frattali. 8) Sfide della Complessità Naturale e Computazionale. In laboratorio vengono eseguiti degli esperimenti che consentono di testare la parte teorica del corso.

PROCESSI DINAMICI NEI FLUIDI

Codice A001539
CFU 6
Docente Martina Alunni Cardinali
Docenti
  • Martina Alunni Cardinali
Ore
  • 47 ore - Martina Alunni Cardinali
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche
Settore CHIM/02
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Il corso affronta lo studio di processi dinamici non reattivi in fase liquida, mediante l'uso della spettroscopia di light scattering. Vengono esaminati i gradi di libertà rotazionali, vibrazionali e traslazionali, utilizzando il formalismo delle funzioni di correlazione temporali. Calcolo e interpretazione dei parametri dinamici sfruttano modelli idrodinamici e diffusivi, e stocastici. Vengono infine esaminate alcune tematiche relative a campioni di interesse biologico, studiati a finalità biomediche, sempre utilizzando tecniche di light scattering, accoppiate con campionamento micro.
Testi di riferimento B.B. Berne, R. Pecora, Dynamic Light Scattering - with applications to Chemistry, Biology and Physics, Dover Publications INC, Mineola NY

articoli scientifici, parti di testi scientifici forniti dal docente
Obiettivi formativi L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire agli studenti le basi per affrontare studi di dinamica a partire da tecniche sperimentali spettroscopiche. La conoscenza dello strumento matematico delle Trasformate di Fourier apre alla possibilità di passare dal dominio delle frequenze a quello dei tempi, e viceversa, utilizzando quindi formalismo e parametri differenti, legati ai diversi domini, e spesso complementari al fine di ottenere un quadro dinamico completo del sistema molecolare esaminato.
Prerequisiti elementi di base di spettroscopia molecolare
Metodi didattici Lezioni frontali, esercitazioni di laboratorio
Altre informazioni professor e-mail: assunta.morresi@unipg.it
Modalità di verifica dell'apprendimento valutazione delle relazioni di laboratorio, esame orale
Programma esteso Trasformate di Fourier continue e discrete : definizioni e teoremi principali.
Formalismo delle funzioni di correlazione. teoria del Light Scattering. proprietà di polarizzazione della luce. Geometrie Sperimentali. Elementi di idrodinamica. Dinamica rotazionale mediante modelli diffusivi: modello Stokes Einstein Debye. Tecniche spettroscopiche utilizzabili per dinamiche rotazionali, e parametri dinamici correlati. defasamento vibrazionale e modello di Kubo. Spettroscopia brillouin. Microscopia confocale e fibre ottiche. Crioconservazione. Proprietà chimico-fisiche di membrane molecolari.
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