Il corso è erogato in inglese.
Questo insegnamento, collocato al primo semestre del secondo anno della Laurea Magistrale in Nanotecnologie per le ICT, intende fornire gli strumenti teorici e metodologici aggiornati su materiali, tecnologie, caratterizzazioni e tecniche di design per la realizzazione di micro/nano-strutture e micro/nano-dispositivi da applicare alla biomedicina, all'energia e al monitoraggio ambientale, con particolare riferimento all'uso di tecnologie innovative ed interdisciplinari.
Il corso è suddiviso in tre parti: nella prima viene approfondita l’interazione tra ambiente e superficie (in particolare se nanostrutturata) e vengono introdotte le applicazioni di monitoraggio ambientale delle micro- e nanotecnologie e dei M/NEMS (Micro/Nano-Electro-Mechanical-Systems). Nella seconda parte si affrontano tematiche energetiche, con particolare riferimento al ruolo delle nanotecnologie nei processi di produzione e immagazzinamento efficace di forme di energia non convenzionali. Nella terza parte si discutono le tematiche relative ai nanosistemi per diagnostica e la terapia, in particolare per il rilascio controllato di farmaci. Si analizzeranno le problematiche inerenti all’utilizzo di nanosistemi in ambiente biologico e le varie tipologie di nanomateriali e loro proprietà che possono essere sfruttate per fare diagnosi e terapia di diverse patologie, principalmente tumori. Inoltre verranno approfonditi nuovi strumenti che integrano nanosensori con piattaforme microfluidiche (LOC, Lab-On-Chip) per applicazioni biomedicali.

Al termine del corso lo studente acquisirà le seguenti conoscenze:
- nozioni di base sulle proprietà dei materiali alla micro/nano-scala
- nozioni di base su realizzazione e caratterizzazione di micro/nano-strutture e M/NEMS
- progettazione di micro/nano-sistemi
- applicazioni di micro/nano-materiali e M/NEMS al monitoraggio ambientale
- applicazioni di micro/nanotecnologie per produzione, immagazzinamento e sostenibilità di energia
- applicazioni di nanoparticelle di diversi materiali e proprietà, M/NEMS e LOC alla diagnostica e terapeutica biomedicale
Al termine del corso lo studente acquisirà le seguenti abilità:
- capacità di identificare le proprietà chiave dei materiali e dei dispositivi alla micro/nano-scala
- capacità di sfruttare micro/nano-materiali e M/NEMS per il monitoraggio ambientale
- capacità di sfruttare le micro/nanotecnologie per produzione e immagazzinamento sostenibili di energia
- capacità di progettare e sfruttare nanoparticelle, M/NEMS e LOC per applicazioni biomediche (diagnostica, terapeutica)

- Fisica generale (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica)
- elementi di chimica
- elementi di meccanica quantistica e di elettronica
- elementi di scienza dei materiali
- elementi di tecnologia M/NEMS

- Richiamo delle basi delle micro e nanotecnologie (1cfu)
- Introduzione alla scienza dei sensori (metodi di trasduzione, sensibilità, selettività, precisione, ...) e ai sensori a base M/NEMS (1 cfu)
- catalisi e processi di adsorbimento/desorbimento su nanomateriali per la chimica ambientale (1 cfu)
- applicazioni di micro/nano-materiali e M/NEMS al monitoraggio ambientale (1 cfu)
- applicazioni di micro/nanotecnologie per produzione e immagazzinamento sostenibile di energia (3 cfu)
- applicazioni di nanosistemi per la terapia e la diagnostica in ambito biomedicale (2 cfu)
- applicazioni biomediche di LOC basati su M/NEMS e nanoparticelle (3 cfu)

L'insegnamento prevede sia lezioni frontali, prevalentemente mediante l'utilizzo di diapositive rese disponibili dal docente sul portale della didattica, che esercitazioni in aula e in laboratorio.
Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di semplici problemi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti.
Oltre a visite ai laboratori di ricerca, durante il corso è prevista un’esercitazione "hands-on" presso il Laboratorio Nanoscienze del DISAT – Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia, nella quale gli studenti, a piccoli gruppi e sotto la supervisione del docente, implementeranno un’analisi biomedicale con nanobiosensori meccanici.

Le slide presentate a lezione saranno periodicamente caricate sul "portale della didattica". Ad integrazione, saranno suggeriti libri, articoli e siti web.

L'esame finale consiste in uno scritto obbligatorio e un orale facoltativo. L’esame scritto è costituito da quattro domande tematiche ("open questions") su argomenti svolti a lezione. Il tempo complessivamente assegnato per la prova è di 2 ore e per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 18 trentesimi.
L'orale è facoltativo, ha una durata di 15-20 min e prevede l'esposizione di una presentazione originale dello studente, inerente uno o più articoli scientifici che trattino uno o più argomenti discussi durante il corso. In seguito alla presentazione, allo studente verrà richiesto di rispondere ad alcune domande inerenti gli argomenti trattati durante il corso. In seguito alla valutazione dell'esame orale, il voto dell'esame scritto può essere aumentato o diminuito al massimo di 3 punti.