Elementi di fisica classica (Meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica)

Nella sezione in produttiva del corso saranno illustrati i principi basilari dei fenomeni fisici alla nanoscala che consentono da una parte di capire le caratteristiche dei sistemi nanostrutturati, dall'altra di mettere a punto metodologie atte a studiarne le proprietà. Si studieranno in particolare quelle tematiche di interesse biotecnologico, e saranno approfondite le metodologie fisiche potenzialmente utili nella diagnosi e nella terapia.

Le lezioni teoriche saranno affiancate da esercitazioni pratiche volte alla caratterizzazione morfologico-strutturale dei sistemi nanostrutturati ed all'impiego di questi come "sensori" utili alla diagnosi.

Obiettivo del corso è illustrare allo studente alcune delle metodologie fisiche che consentono di analizzare la struttura e la morfologia di materiali di interesse biotecnologico alla micro e nano scala con una particolare attenzione alle metodologie potenzialmente utili nella diagnosi e nella terapia. Saranno prese in esame metodologie di analisi ad elevato contenuto tecnologico (per esempio, microscopia elettronica, microscopia a forza atomica, spettroscopia Raman) e sarà illustrato come implementarne il potere risolutivo attraverso l’uso di nanotecnologie fino all'identificazione di patterns proteici o di singoli peptidi che fungono da biomarcatori per la diagnostica precoce. Le lezioni frontali saranno accompagnate da esperienze di laboratorio sugli argomenti trattati

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

Colloquio orale in cui lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito i fondamenti delle metodologie fisiche illustrate con particolare attenzione ai risvolti applicativi delle metodologie stesse.

Lezioni frontali

1. Introduzione: Crisi della fisica classica. Nascita e sviluppo della meccanica quantistica. Dualismo onda corpuscolo

2. Metodologie di caratterizzazione strutturale. Spettroscopia Raman ed IR. Assorbimento UV-VIS-NIR. Diffrazione di raggi X e diffrazione elettronica, determinazione di pattern proteici

3. Metodologie di caratterizzazione morfologica. Microscopia elettronica in trasmissione. Microscopia elettronica a scansione

4. Applicazioni a tematiche di interesse biotecnologico, e approfondimento delle metodologie fisiche potenzialmente utili nella diagnosi e nella terapia.

Esercitazioni di Laboratorio

1) Spettri di assorbimento e emissione di nano particelle metalliche

2) Spettri Raman di molecole organiche

3) Sensori ottici: principio di funzionamento ed pplicazioni

4) Analisi morfologica e strutturale applicata alla “soft matter”

Appunti del docente