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CHIMICA INORGANICA AVANZATA

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ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY

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Anno accademico 2024/2025

Codice attività didattica
MFN1363
Docenti
Paola Benzi (Titolare)
Domenica Marabello (Titolare)
Emanuele Priola (Titolare)
Angelo Agostino (Titolare)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Anno
1° anno
Periodo
Primo quadrimestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti

Buone basi di fisica, chimica inorganica e chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, termodinamica e termochimica, elementi basilari di cristallografia, conoscenza di tecniche spettroscopiche di indagine.)

Solid knowledge of physics, inorganic chemistry and physical chemistry (atomic structure, chemical bond, thermodynamics and thermochemistry, basic knowledge of crystallography and of spectroscopical methods)
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire una panoramica su  alcuni dei principali metodi impiegati per ottenere materiali sottoforma di film. Inoltre saranno illustrate due tecniche fondamentali per lo studio di materiali solidi  cristallini (diffrazione dei raggi X da cristallo singolo e da polveri cristalline) e i principi di crescita dei cristalli.                                           

The course aims to provide with an overview about the main methods to obtain materials as films. 
Moreover, two fundamental techniques for the analysis of solid crystalline materials (single crystal and powder X-ray diffraction) will be treated and  principles of crystal growth.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Alla fine di questo insegnamento saranno state acquisite le conoscenze che permetteranno di:
MODULO A
- descrivere le caratteristiche salienti delle diverse metodologie di Physical Vapor Deposition e  Chemical Vapor Deposition per la sintesi di film e delle relative strumentazioni;
- identificare i principali vantaggi e svantaggi delle differenti tecniche; 
- descrivere l'effetto della variazione dei parametri sperimentali sul processo di deposizione;
- descrivere i principali processi di produzione industriale di film;
- utilizzare la terminologia tecnico-scientifica specifica in modo adeguato.

MODULO B
- interpretare criticamente i risultati della diffrazione da cristallo singolo e da polveri cristalline.
- identificare i principali parametri che influenzano la cristallizzazione dei materiali.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Verrà acquisita la capacità di utilizzare la conoscenza di base i) nel campo dei metodi di deposizione di film, per determinare le condizioni sperimentali ed i reattori più opportuni per la deposizione; ii) nell’ambito dell’analisi dei materiali, della crescita cristallina e della determinazione della struttura cristallina mediante diffrazione.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Verrà acquisita la capacità di valutare la metodologia sperimentale più adatta per depositare, studiare e caratterizzare un materiale.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Verrà acquisita la capacità di utilizzare un adeguato linguaggio tecnico.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Sarà possibile proseguire il percorso formativo in corsi di dottorato o master nel settore chimico-industriale relativo alla sintesi di materiali.

KNOWLEDGE AND CAPACITY OF COMPREHENSION
At the end of the course the student will be able to:
MODULE A. 
- describe the salient characteristics of the different methods of physical vapor deposition and chemical vapor deposition for the synthesis of films and related instruments;
- identify the main advantages and disadvantages of the different techniques;
- describe the effect of the variation of the experimental parameters on the deposition process;
- describe the main industrial film production processes;
- Use the specific technical-scientific terminology in an appropriate manner.

MODULE B
- interpret the results of single crystal and powder X-ray diffraction techniques;
- identify the principal parameters that influence the crystallization of materials.


CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND COMPREHENSION
The ability to use the basic knowledge will be acquired i) in the field of film deposition methods to determine the most suitable experimental conditions and reactors for the deposition; ii) in the context of the analysis of materials, their crystallization, and determination of the crystalline structure by diffraction.

AUTONOMY OF JUDGMENT
The ability to evaluate the most suitable experimental methodology for depositing, studying and characterizing a material will be acquired.

COMMUNICATIVE SKILLS
The ability to use adequate technical language will be acquired.

LEARNING ABILITY
Students will be able to continue their training in PhD or master courses in the chemical-industrial field related to the synthesis of materials

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Programma

MODULO A - docente prof.ssa Paola Benzi:
-Introduzione ai metodi di deposizione di materiali sotto forma di film da fase vapore.
-Metodi di Physical Vapor Deposition e Chemical Vapor Deposition.
-Principi generali e meccanismi di crescita del film e descrizione dei reattori. Schema del processo di deposizione e grandezze relative.
-Metodi di Physical Vapor Deposizion: Evaporazione termica, ad arco elettrico e a cannone elettronico. Sputtering. Pulsed Laser Deposition. Epitassia da fasci molecolari.
-Chemical Vapor Deposition: reazioni e precursori. Attivazione termica, con radiazioni elettromagnetiche (foto e laser CVD) e via plasma (RF, MW). Atomic Layer Deposition.
-Applicazioni, vantaggi e svantaggi dei singoli metodi.
-Trattamenti post deposizione: Drogaggio, Ossidazione e Etching.
--Metodi di cristallizzazione e caratterizzazione dei cristalli.                 

MODULO B - docente prof.ssa Domenica Marabello
- Introduzione alla cristallografia: elementi di simmetria, classi cristalline, reticoli di Bravais, gruppi spaziali, reticolo reciproco, notazione di Hermann-Mauguin e lettura tabelle internazionali.
- Diffrazione dei raggi X: interazione raggi X-materia legge di Bragg, sfera di Evald.
- Diffrazione dei raggi X da cristallo singolo: strumentazione, scelta e montaggio campione, acquisizione dati, risoluzione strutturale, applicazioni.
- Diffrazione dei raggi X da polveri cristalline: strumentazione, preparazione campione, acquisizione dati, interpretazione dei risultati, applicazioni.
- Introduzione alla crescita dei cristalli: termodinamica e cinetica della nucleazione, morfologia e abito cristallino, teoria PBC, meccanismi di crescita delle facce, geminazione, effetto delle impurezze o additivi sulla crescita, metodi per influenzare la morfologia e l'abito di un cristallo.

MODULE A
- Introduction to the materials deposition methods from vapor phase.
- Physical Vapor Deposition e Chemical Vapor Deposition.
- General principles, film growth mechanisms and reactors description.
- Scheme of deposition process and related equations.
- Physical Vapor Deposition: Thermal, Electron Beam and Electric Arc Evaporation. Sputtering. - Pulsed Laser Deposition. Molecular Beam Epitaxy.
- Chemical Vapor Deposition: reactions and precursors. Thermal CVD, foto and laser CVD and - Plasma Enhanced (RF, MW) CVD. Atomic Layer Deposition.
- Applications, advantages and disvantages of the different methods.
- Post-Deposition treatments: Doping, Oxidation and Etching.
- Methods of crystallization and characterization of crystals.

MODULE B
- Introduction to crystallography: symmetry elements, crystalline classes, Bravais's lattices, space groups, reciprocal lattice, Hermann-Mauguin notation and Internationa Tables for Crsystallography.
- X-ray diffraction: X-ray-matter interaction, Bragg's law, Evald sphere.
Single crystal X-ray diffraction: instruments, samples choice and mounting, data collection, structural resolution, applications.
- Powder X-ray diffraction: instruments, sample preparation, data collection, results interpretation, applications.
- Introduction to crystal growth: thermodynamics and Kinetics of nucleation, morphology and crystalline habitus, PBC theory, mechanism of faces growth, twinning, influence of impurities and additives on crystal growth, methods to change morphology or crystalline habitus.

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento è costituito da:                                                                           

  1. a) 7,5 crediti di lezioni frontali (60 ore), frequenza facoltativa;                                                 
  2. b) 1,5 crediti di laboratorio (24 ore), frequenza obbligatoria.

Le attività didattiche verranno svolte in presenza.

Il materiale didattico sarà disponibile su Campusnet e Moodle.

 

The course consists of:                                                                                       

  1. a) class lessons, 7,5 credits, corresponding to 60 hours. Attendance: optional.                          
  2. b) working lessons, 1,5 credits, 24 hours. Attendance: mandatory.

The activities will be in presence.

The teaching material will be available on Campusnet and Moodle.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è costituito da tre prove in itinere, una per ciascuno dei moduli del corso svolti dai rispettivi docenti.

MODULO A e B
Le prove relative ai moduli A e B consistono di un colloquio orale;
Gli argomenti oggetto d'esame rifletteranno quelli trattati a lezione secondo i programmi del modulo (A o B). La valutazione verrà effettuata considerando inoltre la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la qualità dell’esposizione e la competenza nell’impiego del lessico specialistico.

Gli esami verranno svolti in presenza.

Il voto finale è calcolato come media pesata sui crediti dei singoli voti ottenuti nei due moduli ed è espresso in trentesimi.


The exam consists of two tests 'in itinere', one for each module of the course held by the corresponding teacher.

MODULE A and MODULE B
Tests  will be oral and in presence.

The topics under examination will be those treated during the lessons according to the programs of the two modules (A and B). For the final grade, it will be also considered ability to organize knowledge, critical reasoning skills on the study carried out, quality of exposure.

The overall grade is calculated as the weighted average of the credits of the individual results of the two modules and is expressed in thirtieths.

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Attività di supporto

[[italiano] Possibilità di interazione con le docenti per domande o chiarimenti, durante le ore di lezione, via e-mail o tramite appuntamento su webex o in presenza.

Webex ai seguenti link:

Per il modulo A: https://unito.webex.com/meet/paola.benzi

Per il modulo B: https://unito.webex.com/meet/domenica.marabello

[[english] Possibility of interaction with the teachers for questions or clarifications: during the lesson, by e-mail or by appointment on webex platform at the following links:

module A: https://unito.webex.com/meet/paola.benzi

module B: https://unito.webex.com/meet/domenica.marabello

 

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Basi di Cristallografia
Anno pubblicazione:  
2023
Editore:  
tab Edizioni
Autore:  
Domenica Marabello
ISBN  
Permalink:  
Obbligatorio:  
Si
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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sotto forma di dispense dei docenti scaricabili dal sito del corso o fornite direttamente dai docenti.

Tutti i materiali e i contenuti utilizzati durante le attività didattiche sono protetti dalla vigente normativa in materia di diritto d'autore e possono essere utilizzati dagli utenti universitari per esclusivo scopo didattico e di ricerca ad uso privato e personale. In assenza di autorizzazione scritta dei docenti e/o dell’Università, è vietato, salvo nei casi di contenuti eventualmente rilasciati sotto specifica licenza creative commons, riutilizzare, diffondere, tradurre, distribuire, alterare, adattare e modificare gli originali. È vietato qualsiasi utilizzo dei materiali didattici o di parti di esso per fini commerciali e /o scopo di lucro anche indiretto.

Si richiama l'attenzione degli utenti ad un uso consapevole e corretto dei materiali nel rispetto delle disposizioni del codice etico di Ateneo.

All the slides of the lessons may be downloaded directly from the course web site.



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Note

Gli/le studenti/esse con DSA o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disabilita) e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disturbi-specifici-di-apprendimento-dsa/supporto).

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    19/09/2023 alle ore 16:00
    Chiusura registrazione
    10/01/2025 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 17/09/2024 15:22
    Location: https://chimicaindustriale.campusnet.unito.it/robots.html
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