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2018/19

Introduzione alle nanotecnologie

Il corso si prefigge di fornire allo studente gli elementi base del mondo delle micro e delle nanotecnologie. Partendo da elementi di base di fisica e chimica, il corso introdurrà la teoria e le tecnologie che stanno alla base delle applicazioni ingegneristiche delle nanoscienze. Verranno introdotti i concetti base e i diversi settori di applicazione. Accanto alle lezioni teoriche sono previste esercitazioni di laboratorio. In particolare il corso è organizzato in 40 ore di didattica frontale (4 crediti) e 20 ore di laboratorio (2 crediti), nelle quali gli studenti saranno divisi in 10 squadre parallele da circa 6 persone ciascuna. Le lezioni verranno svolte presso la sede centrale del Politecnico di Torino nelle prime 9 settimane di lezione. A queste seguiranno 5 settimane di esercitazioni di laboratorio che metteranno in pratica gli argomenti appresi durante la parte teorica e si svolgeranno presso i laboratori didattici del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) del Politecnico di Torino.

Introduzione alle nanotecnologie

The course aims to teach basic elements of the micro- and nanotechnology world. Starting from basic elements of physics and chemistry, the course will introduce the theory and the technology at the base of engineering applications of nanoscience. The definition of basic concepts and the different application fields will be introduced. A part the theoretical classes, laboratory practice will be proposed. In particular, the course is organized in 40 hours of theoretical classes (4 credits) and 20 hours of laboratory practice (2 credits) where students will be divided in 10 parallel groups of approximately 6 people each. The theoretical classes will take place at the headquarter of Politecnico di Torino in the first 9 weeks of the course. In the following 5 weeks, laboratory practices will take place at the Didactic labs of the Department of Applied Science and Technology (DISAT) of Politecnico di Torino. The topic of the lab practices will include what presented during the theoretical classes.

Introduzione alle nanotecnologie

Le conoscenze e abilità che l’insegnamento si propone di trasmettere allo studente saranno applicate durante i laboatori didattici e verificate in ultimo in sede di esame. In particolare lo studente al termine del corso possederà le seguenti conoscenze: -Teorie di fisica e chimica che governano i fenomeni alla nanoscala e chimica-fisica delle superfici; - Principi che rendono peculiari le nanostrutture rispetto alla loro controparte macroscopica; - Tecniche di sintesi e preparazione dei nanomateriali e loro metodi di caratterizzazione; - Potenziali applicazioni sia nella ricerca scientifica sia industriale delle nanotecnologie. Lo studente guadagnerà anche le seguenti abilità: -procedimenti per la sintesi chimica dei nanomateriali -metodi di caratterizzazione -capacità di riconoscere un nanomateriale, saperlo studiare e caratterizzare -capacità e metodo critico di indagine per valutare le proprietà dei nanomateriali e le nanotecnologie nelle loro applicazioni - abilità di saper attingere dalle diverse discipline scientifiche al fine di ottenere una visione multidisciplinare delle problematiche riguardanti le nanotecnologie.

Introduzione alle nanotecnologie

The knowledges and competencies to be learned by the students will be applied during the lab practices and verified during the final exam. In particular, the student will learn: - Physical and Chemical theories governing the nanoscale and physical-chemistry of surfaces; - The principle rendering the nanostructure specific with respect to their bulk counterparts; - Synthesis and preparation techniques of nanomaterials and their characterization methods; - Potential applications of nanotechnologies both in the scientific research and in the industrial fields. In particular, the students will learn also the following capabilities: - Synthetic chemical processes for obtaining nanomaterials; - Characterization techniques; - Ability to recognize a nanomaterial, studying and characterizing it; - Abilities and critical method to evaluate nanomaterial properties and nanotechnologies in their applications; - Ability to understand and catch from different scientific disciplines a global and multidisciplinary view about the problems and challenges concerning nanotechnology.

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Chimica, Fisica I, Fisica II, Scienza e Tecnologia dei Materiali. Inoltre si consiglia la frequenza del corso a studenti del terzo anno di laurea triennale e non di anni antecedenti.

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Chemistry, Physics I, Physics II, Material Sceince and Technology. It is suggested the course attendance to the 3rd years-students of the Bachelor Program and not to former years.

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Lezioni (40 ore): Definizione nanotecnologie, cenni storici, esempi di biomimetica Tecniche di sintesi top-down e bottom-up dei nanomateriali Esempi, funzionalità e proprietà di vari nanomateriali, tra cui grafene, nanotubi di carbonio, nanoparticelle e nanowires di varia natura (metalliche, polimeriche, semiconduttori e vari ossidi nmetallici), sistemi nanoporosi. Tecniche di caratterizzazione dei nanomateriali: microscopia elettronica, microscopia a forza atomica, spettroscopie di varia natura, diffrazione di raggi X, dynamic light scattering, angolo di contatto e altre ancora. Applicazioni nei settori dell’elettronica, sensoristica, scienze della vita, generazione, conversione e stoccaggio dell’energia. MEMS/NEMS, microscillatori meccanici (cantilever) e nanoelettronica proponendo casi di studio pratici. Laboratori e attività sperimentali (20 ore)

Introduzione alle nanotecnologie

Theoretical lessons (40 hours): Definition of nanotechnologies, historical notes, biomimetic examples Synthesis and preparation techniques of nanomaterials: top-down and bottom-up approaches Examples, functionalities and properties of different nanomaterial types, among them graphene, carbon nanotubes, nanoparticles and nanowires of different nature (metallic, polymeric, semiconducting and metal oxides, porous nanosystems) Characterization techniques of nanomaterial: electron microscopy, scanning probe microscopies, spectroscopies, X-ray diffraction, dynamic light scattering, water contact angles, and more others. Applications in the field of electronics, sensing, life science, generation, storage and energy conversion. MEMS/NEMS, micro-cantilevers and nanoelectronics with specific case-studies Laboratories and experimental activities (20 hours)

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I Laboratori consisteranno in attività sperimentali e di calcolo guidate in cui gli studenti divisi in gruppi a bassa numerosità potranno partecipare ad una o più attività di ricerca sotto la supervisione di un ricercatore. Verranno svolti presso i laboratori didattici del DISAT del Politecnico di Torino.

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The laboratories will consist of guided experimental activities and calculations where students, divided in small groups, will develop one or more research activities related to nanotechnology under the supervision of an active researcher in the field. Laboratories will take place at the Didactic labs of the Department of Applied Science and Technology (DISAT) of Politecnico di Torino.

Introduzione alle nanotecnologie

Lucidi delle lezioni e sono consigliati I seguenti testi di approfondimento: 1. Handbook of Nanotechnology , Bushnan Editor, Springer http://www.springer.com/us/book/9783642025242 2. Handbook of Nanomaterials, Bushnan Editor, Springer http://www.springer.com/us/book/9783642205941 3. Handbook of Nanomaterial Properties, B. Bhushan, D. Luo, S. R. Schricker, W. Sigmund, S. Zauscher (Eds.) , 2014 http://www.springer.com/cn/book/9783642311062 Inoltre, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell’insegnamento altri eventuali testi per approfondire specifici argomenti.

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Slides of the Course The following book are advised: 1. Handbook of Nanotechnology , Bushnan Editor, Springer http://www.springer.com/us/book/9783642025242 2. Handbook of Nanomaterials, Bushnan Editor, Springer http://www.springer.com/us/book/9783642205941 3. Handbook of Nanomaterial Properties, B. Bhushan, D. Luo, S. R. Schricker, W. Sigmund, S. Zauscher (Eds.) , 2014 http://www.springer.com/cn/book/9783642311062 Material given from Professor during theoretical and practical classes about specific topics.

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Modalità di esame: prova orale obbligatoria; elaborato scritto prodotto in gruppo;

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L’accertamento sarà basato su: - Relazione finale sull’attività di Laboratorio relativo alle esperienze svolte e seguendo un template redatto dal docente. La relazione sarà da consegnare previo svolgimento della prova orale - Esame orale consiste in 2-3 domande relative alla parte teorica affrontata durante le lezioni in aula, e in caso di evidenti lacune delle relazioni finali di laboratorio, anche su tali attività.

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Exam: compulsory oral exam; group essay;

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The final examination will be based on: - Report about the laboratory practice according to a template shared by the professor. The Report should be given before the oral exam. - Oral exam consisting in 2-3 questions related to the theoretical classes, or in cases of evident lacks in the lab report, also on these activities.



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