L'insegnamento 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, l'insegnamento 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 delle nanotecnologie sia in ambito di ricerca, sia industriale. Accanto alle lezioni teoriche sono previste esercitazioni di laboratorio. In particolare l'insegnamento 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.

Le conoscenze e abilità che l’insegnamento si propone di trasmettere allo studente saranno applicate durante i laboratori didattici e verificate in ultimo in sede di esame. In particolare lo studente al termine dell'insegnamento 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 - Conoscenze dei principali metodi di caratterizzazione di micro e nanostruture, superficic e particelle; - Potenziali applicazioni sia nella ricerca scientifica sia nella pratica industriale delle nanotecnologie. Lo studente guadagnerà anche le seguenti abilità: -procedimenti per la sintesi chimica dei nanomateriali - procedimenti per la deposizione fisica dei nanomateriali - metodi di caratterizzazione alla micro e nanoscala - capacità di riconoscere un nanomateriale, saperlo studiare, valutare 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.

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

Lezioni (40 ore): Definizione nanotecnologie, cenni storici, esempi di biomimetica principali propreità e caratteristiche del mondo nanotecnologico 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), particelle nanoporose, nanoparticelle lipidiche e liposomi. 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, diffrazione di raggi x e altre ancora. Applicazioni nei settori dell’elettronica, sensoristica, scienze della vita, generazione, conversione e stoccaggio dell’energia. Sviluppo e design di MEMS/NEMS, microscillatori meccanici (cantilever) e nanoelettronica, proponendo casi di studio pratici. Laboratori e attività sperimentali (20 ore) in cui si propongono agli studenti la realizzazione pratica di diversi nanomateriali, la lroo caratterizzazione con idfferenti tecniche di indagine e la costruzione di dispositivi di generazioen fotovoltaica dell'energia.

L'insegnamento è suddiviso in 40 ore di didattica frontale e 20 ore di attività pratica in laboratorio. Durante le prie 40 ore di didattica frontale, verranno fornite le nosioni teoriche come da programma. Le successive 20 ore di corso saranno invece volte a mettere in pratica gli isegnamenti teorici forniti. 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. [In caso di emergenza sanitaria, non sarà possibile effettuare i laboratori didattici in presenza e le 20 ore assegnate verranno svolte in modalità da remoto con una ricerca scientifica a gruppi di studenti (collegati in remoto) per risolvere probelatiche di grande rilevanza tramite l'utilizzo delle nanotecnologie]

Slides 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.

Slides;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay;

... 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 prima dello svolgimento della prova orale e non prima del termine delle esercitazioni. - 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. [In caso di emergenza sanitaria, l'orale verrà svolto in modalità remota]. L'orale sarà sostenuto in maniera individuale dallo studente. I criteri impiegati per la definizione del voto finale d'esame sono: - 30% dato dal voto della relazione di gruppo (attribuendole un valore in trentesimi) - 70% dato dal voto dell'esame orale (attribuito in trentesimi) Gli obiettivi che l'esame intende accertare saranno coerenti con i risultati di apprendimento attesi sopra indicati, ed in particolare consisteranno nel: verificare che lo studente abbia appreso a livello teorico le conoscenze di fisica e chimica che governano i fenomeni alla nanoscala, le nozioni di chimica-fisica delle superfici, i principi che rendono peculiari le nanostrutture rispetto alla loro controparte macroscopica, le varie tecniche di sintesi e preparazione dei nanomateriali, i diversi metodi di caratterizzazione e la loro utilità, le conoscenze di possibili applicazioni esemplificative delle nanotecnologie in ambito di ricerca e nella pratica industriale. Per quanto riguarda la valutazione dell'elaborato scritto, l'esame intende accertare che lo studente abbia compreso le attività di laboratorio e i principi teorici che hanno guidato le esperienze pratiche.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.