Insegnamento FEMTOCHIMICA

Nome del corso di laurea Scienze chimiche
Codice insegnamento GP000986
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Benedetta Carlotti
Docenti
  • Benedetta Carlotti
Ore
  • 42 Ore - Benedetta Carlotti
CFU 6
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2019/20
Erogato altro regolamento
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore CHIM/02
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Concetti base di Ottica Non Lineare e Fotofisica. Descrizione delle principali tecniche spettroscopiche con risoluzione al femtosecondo in assorbimento e in emissione. Studio di processi ultraveloci di disattivazione degli stati elettronici eccitati (trasferimenti di carica, di energia, di protone, reazioni fotochimiche) in composti organici di varia natura (Femtochimica) e in macromolecole biologiche (Femtobiologia).
Testi di riferimento
Obiettivi formativi Lo studente acquisirà familiarità con i più importanti concetti di Femtochimica e conoscenza riguardo alle avanzate tecniche spettroscopiche impiegate per lo studio di processi ultraveloci.
Prerequisiti Al fine di comprendere gli argomenti affrontati nell’insegnamento sono necessarie conoscenze di base di Spettroscopia Molecolare e di Cinetica. Questi concetti verranno comunque trattati in alcune lezioni previste all’inizio del corso di Femtochimica.
Metodi didattici Lezioni frontali in aula con proiezioni di diapositive. Alcune lezioni saranno dedicate all'approfondimento delle tematiche affrontate, altre alla visita del laboratorio di spettroscopia ultraveloce del nostro dipartimento.
Altre informazioni E' prevista attività di tutoraggio durante lo svolgimento del corso e successivamente per gli studenti che ne faranno richiesta per aiutarli nella preparazione dell'esame. Gli orari di ricevimento studenti sono disponibili nel sito personale del docente.
Modalità di verifica dell'apprendimento L’esame prevede una prova orale. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti indicati nel programma. La prova orale servirà anche a verificare le capacità di comunicazione dello studente con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione.
Programma esteso Concetti di ottica. La luce e la sua propagazione nel vuoto e in un dielettrico. Processi non lineari del secondo ordine: generazione di seconda armonica e di frequenze somma/differenza. Processi non lineari del terzo ordine: generazione di luce bianca e assorbimento a due fotoni. Impulsi di luce: dispersione.

Concetti di fotofisica e fotochimica. Assorbimento di luce e disattivazione di stati elettronici eccitati: tempi associati ai processi. Solvatazione. Polarizzazione e orientazione molecolare. Trasferimento di energia. Trasferimento di elettrone.

Tecniche spettroscopiche ultraveloci. Assorbimento transiente nell’ultravioletto-visibile. Up-conversion di fluorescenza: esempi di apparati sperimentali broadband e con risoluzione temporale molto spinta. Assorbimento transiente nell’infrarosso. Spettroscopia infrarossa bidimensionale. Spettroscopia di fluorescenza eccitata a due fotoni. Spettroscopia di generazione di seconda armonica di superficie.

Femtochimica. Trasferimento di carica intramolecolare fotoindotto in sistemi push-pull: dinamica degli stati eccitati; effetti della polarità e della viscosità del solvente. Trasferimento di carica bimolecolare fotoindotto: accoppiamento elettronico e solvatazione; esempi in materiali per il fotovoltaico organico. Trasferimento di energia in sistemi multicromoforici. Trasferimento di protone intramolecolare e intermolecolare allo stato eccitato: fotoacidi e fotobasi. Dinamica degli stati eccitati di molecole sonda all’interfase tra due liquidi. Proprietà di assorbimento a due fotoni di fluorofori, sistemi per la terapia fotodinamica del cancro e iniziatori per la microfabbricazione.

Femtobiologia. Isomerizzazione cis-trans nella visione: un esempio di reazione fotochimica ultraveloce. La spettroscopia ultraveloce nello studio della dinamica di DNA e proteine.
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