SPETTROSCOPIA DEI MATERIALI GEOLOGICI E AMBIENTALI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ANNALISA MARTUCCI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- GEO/06
Obiettivi formativi
- Il corso vuole fornire un'introduzione ai piu' recenti sviluppi sperimentali e metodologici nel campo dell'indagine dei materiali. In particolare si intende porre le basi di alcune tecniche spettroscopiche normalmente utilizzate per lo studio delle proprietà di molecole. Verranno discusse tecniche che consentono di comprendere il comportamento sia degli stati fondamentali che degli stati eccitati dei sistemi molecolari e le loro interazioni con l’ambiente. Le metodologie affrontate si dividono in tecniche allo stato stazionario e tecniche risolte nel tempo.Lo studio dei principi che stanno alla base delle tecniche trattate nel corso e la loro applicazione critica intende preparare gli studenti ad utilizzare sia le metodologie spettroscopiche trattate che tecniche correlate ma differenti, per affrontare la comprensione di fenomeni molecolari ed avviarli verso un uso delle metodologie di indagine spettroscopica, tipico delle attività di ricerca correnti.
Prerequisiti
- Concetti acquisiti nei corsi di Fisica (I e II) Mineralogia e Laboratorio di Mineralogia
Contenuti del corso
- Il corso vuole fornire le basi per lo studio dei piu' recenti sviluppi sperimentali e metodologici nel campo dell'indagine dei materiali. In particolare saranno trattati i seguenti argomenti:
a)Introduzione ai metodi spettroscopici in Mineralogia. Interazione energia radiante-materia. Spettroscopia di emissione e di assorbimento (2 ore di didattica frontale).
b)Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). Chemical shift e magic angle spinning (MAS-NMR). Principali caratteristiche strumentali di uno spettrometro di risonanza magnetica nucleare. Esempi ed applicazioni (8 ore di didattica frontale).
c) Spettroscopia vibrazionale: spettroscopia infrarossa (IR) e Raman. Livelli energetici rotazionali e vibrazionali. Vibrazioni di stretching e vibrazioni bending. Assorbimenti caratteristici dei principali gruppi funzionali. Analisi degli spettri IR e informazioni strutturali. Spettrofotometri IR e metodi di esecuzione degli spettri. Principi ed applicazioni della spettroscopia Raman. Teoria, caratteristiche ed applicazioni di sorgenti laser (8 ore di didattica frontale).
d) Cenni di Spettroscopia di assorbimento dei raggi X (XAS).Soglia dello spettro di assorbimento XANES (X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy): informazioni su valenza e coordinazione dell'elemento fotoassorbitore. Analisi EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure): informazioni sulla geometria locale del sito dell'atomo fotoassorbitore (8 ore di didattica frontale).
e) Spettroscopia Mossbauer. Definizione dell'effetto Mossbauer. Shift isomerico. Principali applicazioni (8 ore
f) Introduzione al Metodo Rietveld. Esercitazione all’uso pratico del programma GSAS ai fini dell’analisi semiquantitiva di miscele di fasi (6 ore di didattica frontale + 8 ore di esercitazione pratica sull’uso del programma GSAS ai fini dell’analisi semi-quantitativa mediante metodo Rietveld) Metodi didattici
- Il corso è strutturato in 24 lezioni di due ore per un totale di 48 ore. In dettaglio:
•lezioni frontali in aula sugli argomenti del corso (40 ore);
•aspetti teorici e pratici sull’uso del metodo Rietveld e sull’analisi semiquantitativa mediante diffrattometria a RX di miscele polifasiche (8 ore). Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame si svolgerà con una prova orale il cui obiettivo è quello di verificare il livello di conoscenza acquisito dallo studente relativamente agli aspetti teorici e pratici affrontati durante il corso. In particolare, le domande poste dal docente verteranno sulla conoscenze delle tecniche spettroscopiche studiate e sulle potenzialità e limiti di queste. La valutazione della prova orale sarà inoltre formulata tenendo in considerazione la capacità di collegamento tra le tecniche sperimentali da impiegare per lo studio dei materiali. Lo studente sarà inoltre valutato in base alla capacità di esposizione e all'adeguatezza del linguaggio tecnico utilizzato.
Testi di riferimento
- Appunti forniti dal docente (Teacher's handouts).
C. Giacovazzo et al. Fundamentals of crystallography. Iucr. 1992. Oxford Sci. Pubbl.
