CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI II E LABORATORIO

L’obiettivo del corso è quello di sviluppare nello studente l’attitudine alla progettazione, sintesi e studio dei materiali inorganici. A tale scopo è fornita un’ampia panoramica delle metodologie di sintesi tradizionali di materiali inorganici policristallini e cristalli singoli. Particolare interesse è rivolto alle metodologie avanzate per la funzionalizzazione di substrati inorganici ed alle tecniche per la loro caratterizzazione.

Il corso è articolato in lezioni frontali (4CFU) e laboratorio (3CFU) in modo da applicare le conoscenze acquisite nelle lezioni frontali in specifici casi di laboratorio.

Conoscenza dei contenuti di base della Chimica Inorganica e della Chimica Inorganica dei Materiali (primo corso)

Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale

Metodi di Sintesi di materiali policristallini e monocristallini:

Sintesi allo stato solido

Generalità. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Modello di Wagner .Metodi di mescolamento. Coprecipitazione.

Metodi combistivi. Riduzione carbotermica

Sintesi Liquido-solido

. Precipitazione da soluzione acquosa. Metodi sol-gel. Preparazione di zeoliti. Precipitazione da fusi. Metodo dei flussi. Metodi idrotermali e solvotermali.

Crescita di cristalli. Crescita da soluzione: metodo da gel. Crescita da fusi: Metodo Czochralski, Bridgman-Stockbarger. Fusione a Zone. Fusione a fiamma (Verneuil).

Sintesi gas-solido

Trasporto da fase vapore. Sintesi da fase vapore assistite da liquidi (VLS).

Modifica di strutture esistenti: composti intercalari. Elettroliti solidi. Sistemi a strutture aperte: metal orgaic framework (MOF)

Deposizioni fisiche di film: evaporazione e sputtering

Metodi avanzati di sintesi

Ancoraggio covalente di monolayer organici su semiconduttori e ossidi.

Reazione di idrosililazione del doppio legame. Reazioni di ciclo-addizione. Preparazione e funzionalizzazione di Si poroso

Funzionalizzazione di ossidi e nano particelle.

Applicazioni dei materiali funzionalizzati.

Tipologie di Materiali e applicazioni

Materiali magnetici. Proprietà Magnetiche. Effetto della temperatura: legge di Curie-Weiss. Materiali magnetici. Metalli e leghe. Ossidi di metalli di transizione. Manganiti. Ferriti. Nanomagneti e magneti molecolari

Materiali per applicazioni ottiche: Proprietà ottiche. Luminescenza e fosfori. Materiali per Laser e LED.

Metalli e leghe. Preparazione dei metalli. Leghe dell’acciaio. Leghe superelastiche ed a memoria di forma

Esperienze di Laboratorio

1)Sintesi di materiali ceramici mediante coprecipitazione e reazione allo stato solido. Sintesi di CaMnO3 , La0.85Sr0.15MnO3 e La0.7Sr0.3MnO3 . Caratterizzazione XRD .
2) Sintesi da soluzione di nanomateriali. Sintesi di nanoparticelle magnetiche di Fe3O4 e separazione magnetica.
3) Caratterizzazione FTIR di Si monocristallino. Determinazione quantitativa dell’ossigeno interstiziale nel Si(100) CZ.
4) Preparazione di film mediante Sputtering. Sputtering mediante plasma DC di strati di Au.
5) Funzionalizzazioni di superficie. Funzionalizzazione di nanoparticelle di Fe3O4 con acidi fosfonici. Caratterizzazione FTIR.
6 ) Funzionalizzazioni di superficie . Funzionalizzazione di Si CZ con monolayer organici mediante reazione di idrosililazione. Caratterizzazione XPS.

1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/
2. Anthony R. West, Solid State Chemistry and its Applications, second edition Wiley, 2014

Colloquio orale

Descrivere i metodi di sintesi allo stato solido

Descrivere i fattori che influenzana la nucleazione e la crescita del prodotto nelle sintesi allo stato solido.

Descrivere i metodi di sintesi da soluzione

Descrivere le sintesi da fuso

Discutere i meccanismi che determinano l'ordine ferromagnetico e antiferromagnetico

Discutere le proprietà magnetiche delle ferriti.

Discutere le proprietà magnetiche delle manganiti.

Descrivere il laser a Rubino.

Discutere le regole di solubilità nelle leghe.