- Oggetto:
- Oggetto:
CHIMICA INORGANICA AVANZATA
- Oggetto:
ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY
- Oggetto:
Anno accademico 2020/2021
- Codice dell'attività didattica
- MFN1363
- Docenti
- Dott. Paola Benzi (Titolare del corso)
Dott. Paola Antoniotti (Titolare del corso)
Dott. Domenica Marabello (Titolare del corso) - Corso di studi
- Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale - Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Da definire
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 9
- SSD dell'attività didattica
- CHIM/03 - chimica generale e inorganica
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
- Tipologia d'esame
- Scritto ed 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) - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti una panoramica su alcuni dei principali metodi impiegati per ottenere materiali sottoforma di film. Parallelamente, l'insegnamento si propone di fornire, attraverso le esercitazioni, una introduzione ai metodi sperimentali e teorici utilizzati per lo studio dei meccanismi di reazione che stanno alla base dei processi di deposizione di materiali di metodi innovativi di sintesi di materiali semiconduttori. Infine 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.DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati
The course aims to provide the students with an overview about the main methods to obtain materials as films. Moreover, the course aims to provide, through the practice lessons, an introduction to experimental and theoretical methods employed for the study of reaction mechanisms which are the basis of deposition processes of materials and of innovative synthesis techniques. Finally, 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.- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
MODULO A. Lo Studente sarà in grado di:- 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. Lo studente dovrà essere in grado di scegliere tra i modelli teorici utilizzati quale è il più adatto allo studio del meccanismo di una reazione chimica o di una proprietà molecolare.Lo studente dovrà valutare i tempi di elaborazione in base al modello scelto e alle capacità di calcolo disponibili. Dovrà inoltre essere in grado di comunicari i risultati ottenuti in modo chiaro e comprensibile.
MODULO C. Lo Stuente avrà acquisito la capacità di interpretare criticamente i risultati della diffrazione da cristallo singolo e da polveri cristalline.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Alla fine di questo insegnamento lo Studente saprà utilizzare la conoscenza di base acquisita nel campo dei metodi di deposizione di film per determinare le condizioni sperimentali ed i reattori più opportuni per la deposizione di film.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà acquisito la capacità di valutare la metodologia di deposizione più adatta per ottenere il materiale desiderato.ABILITÀ COMUNICATIVE
Gli Studenti saranno in grado di utilizzare un adeguato linguaggio tecnico nell'ambito della deposizione dei materiali sottoforma di film.CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Gli Studenti saranno in grado di proseguire il loro percorso formativo in corsi di dottorato o master nel settore chimico-industriale relativo alla sintesi di materiali.DIDATTICA ALTERNATIVA: risultati dell'apprendimento attesi invariati
KNOWLEDGE AND CAPACITY OF COMPREHENSION
MODULE A. At the end of the course the student will be able to:
- 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. The student must be able to choose between the theoretical models used which is the most suitable for the study of a chemical reaction mechanism or of a molecular property.The student will have to evaluate the processing times with respect to the theoretical model and the available power calculation. It should also be able to present the results obtained in a clear and understandable way.
MODULE C. Ability to interpret results of single crystal and powder X-ray diffraction techniques.
CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND COMPREHENSION
At the end of this course the student will be able to use the basic knowledge acquired in the field of film deposition methods to determine the experimental conditions and the most appropriate reactors for film deposition.
AUTONOMY OF JUDGMENT
At the end of this teaching the student will have acquired the ability to evaluate the most suitable deposition methodology to obtain the desired material.
COMMUNICATIVE SKILLS
Student will be able to use an appropriate technical language in the field of deposition of film materials.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- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento è costituito da:a) 7 crediti di lezioni frontali (56 ore), frequenza facoltativa;
b) 2 crediti di esercitazioni (24 ore) in aula informatica, frequenza obbligatoria.
Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.
DIDATTICA ALTERNATIVA: Il corso è erogato in presenza. Le lezioni si potranno seguire anche mediante meeting Webex ai seguenti link:
Per il modulo A: https://unito.webex.com/meet/paola.benzi
Per il modulo B: https://unito.webex.com/meet/paola.antoniotti
Per il modulo C: https://unito.webex.com/meet/domenica.marabello
- le lezioni verranno anche rese disponibili come registrazione o presentazioni Powerpoint con commento su Campusnet e Moodle.
Possibilità di interazione con le docenti durante le ore di lezione online e via e-mail o tramite appuntamento su webex, per domande o chiarimenti
The course consists of: a) class lessons, 7 credits, corresponding to 56 hours. Attendance: optional. b) working lessons, 2 credits, 24 hours. Attendance: mandatory.ALTERNATIVE TEACHING: If the COVID-19 health emergency persists; the lectures can be provided in e-learning through the moodle platform at the following links:
module A: https://unito.webex.com/meet/paola.benzi
module B: https://unito.webex.com/meet/paola.antoniotti
module C: https://unito.webex.com/meet/domenica.marabello
the lessons will also be available as a recording or Powerpoint presentations on Campusnet and Moodle.
Possibility of interaction with the teachers during the hours of online lessons and by e-mail or by appointment on webex, for questions or clarifications.
- Oggetto:
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 C Le prove relative ai moduli A e C consistono di un colloquio orale;
DIDATTICA ALTERNATIVA : gli esami verranno effettuati in forma orale tramite videoconferenza su piattaforma Webex. Queste modalità potranno essere modificate da ulteriori decreti Rettorali.
MODULO B
La prova di esame avviene attraverso la stesura di una relazione individuale nella quale vengono esposti i metodi di calcolo teorico utilizzati nell'esercitazione. Inoltre dovrà contenere i risultati sperimentali ottenuti durante l'esercitazione.Il voto finale è calcolato come media pesata sui crediti dei singoli voti ottenuti nei tre moduli ed è espresso in trentesimi.
The exam consists of three tests 'in itinere', one for each module of the course held by the corresponding teacher.MODULE A and MODULE C
Tests concerning class lessons will be oral.
DISTANCE EXAMS: If the COVID-19 health emergency persists; the examination will be carried out using the Webex platform, according to the Rectoral indications available on the University intranet.
MODULE B
The exam is carried out through the drafting of an individual report in which the theoretical methods used in the exercise are discussed. It must also contain the experimental results obtained during the examination.
The overall grade is calculated as the weighted average of the credits of the individual results of the three modules and is expressed in thirtieths.
- Oggetto:
Attività di supporto
Possibilità di interazione con le docenti durante le ore di lezione online e via e-mail o tramite appuntamento anche su webex, per domande o chiarimenti.Possibility of interaction with the teachers during the hours of online lessons and by e-mail or by appointment on webex also, for questions or clarifications.- Oggetto:
Programma
MODULO A:-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.
MODULO B
Studio di superfici di energia potenziale con tecniche computazionali.
Equazione di Schrodinger. Funzione d'onda determinantale. Equazione di Hartree-Fock. Teoria del funzionale della densità elettronica. I teoremi di Hohenberg e Kohn. Il metodo di Kohn e Sham. Metodi del gradiente per lo studio delle superfici di energia potenziale. Esercitazione in aula informatica sull'uso del programma GAUSSIAN09. Studio della superficie di energia potenziale: Si+ con SiH4.
Ricerca di punti di minimo relativi alla reazione Si+ con SiH4. Ricerca dei punti di sella del primo ordine relativi alla reazione Si+ con SiH4.
Caratterizzazione dei punti critici individuati, mediante il calcolo analitico dell'Hessiana.MODULO C
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.
DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato
MODULE AIntroduction 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.
MODULE B
Study of potential Energy surfaces by computational techniques.
Schrodinger equation. Wave functions. Hartree-Fock equation. Density functional theory. Hohenberg e Kohn theorems. Kohn and Sham method. Gradient methods for the study of potential Energy surfaces. Working classes about the use of GAUSSIAN09. Study of the potential energy surface: Si+ with SiH4. Searching for minima points of the reaction of Si+ with SiH4.
Searching for first-order saddle points of the reaction of Si+ with SiH4.
Characterization of the determined critical points, through analytical calculation of the Hessian matrix.MODULE C
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.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sotto forma di dispense dei docenti scaricabili dal sito del corso o fornite direttamente dai docenti.All the slides of the lessons may be downloaded directly from the course web site.
- Oggetto:
