Ateneo - UPO

1. Fondamenti di teoria dell'interazione luce-materia
2. Spettroscopie vibrazionali
3.Spettroscopie elettroniche
4. Fenomeni di trasferimento di energia per risonanza
5. Effetti di amplificazione di segnali da nanoparticelle metalliche
6. Spettroscopie chirali
7. Introduzione alle spettroscopie risolte nel tempo

1. Jeanne L. McHale, Molecular spectroscopy. Prentice-Hall, Inc.
2.William W. Parson, Modern Optical Spectroscopy. Springer-Verlag,
3. Ira Levine, Molecular Spectroscopy, ohn Wiley & Sons, 1975
4.Gordon E. Barrow,Introduction to Molecular Spectroscopy

Materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messo a disposizione dal docente.

Il corso ha l’obiettivo di fornire una introduzione esauriente ai processi di interazione della luce con varie classi di sistemi molecolari e supramolecolari nell’ambito dell’ottica lineare, con riferimento alle applicazioni scientifiche e tecnologiche più recenti. Verranno trattati i fondamenti di spettroscopie vibrazionali ed elettroniche, anche risolte nel tempo. Verranno forniti esempi di simulazioni di spettri di molecole in fase gas ed in soluzione.
E' prevista l'analisi in aula di alcuni argomenti di recente letteratura al fine di stimolare l’autonomia di giudizio ed il senso critico degli studenti.

E’ caldamente raccomandata l’acquisizione degli argomenti trattati nel corsi di Matematica I e II, Fisica II e Chimica-Fisica II.

Il corso prevede lezioni frontali, esercitazioni per l’interpretazione di spettri vibrazionali ed elettronici atti a stimolare la capacità di apprendimento e l’autonomia di giudizio.
Ogni lezione inizierà con un richiamo alla precedente tramite discussione con gli studenti per stimolare l’apprendimento ed acquisire una proprietà di linguaggio.

L’apprendimento in itinere verrà controllato mediante lo svolgimento di esercizi dediti all’interpretazione di spettri vibrazionali ed elettronici e coinvolgendo gli studenti nella interpretazione di dati reali.

L'esame orale finale sarà volta a alla verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione.
Verranno poste domande teoriche sul programma del corso per valutare l’apprendimento degli studenti e almeno una domanda sull’interpretazione degli spettri elettronici o vibrazionali per valutare le competenze e l’autonomia di giudizio. Verranno valutate le capacità dello studente nell’utilizzo degli strumenti forniti nelle lezioni per poter interpretare gli spettri di sistemi organici e inorganici.
Durante l’esame le capacità di comunicazione verranno valutate anche in base al linguaggio usato dallo studente.
L’eccellenza si raggiunge dimostrando di aver acquisito tutti gli elementi trattati nel corso da un punto di vista quantitativo e la capacità di ragionamento autonomo su dati spettroscopici reali.

Fondamenti dell'interazione luce-materia: elettrodinamica classica ed equazione delle onde, trattazione quantistica della materia, trattazione semiclassica dell'hamiltoniana di interazione luce-materia ed approssimazione dipolare. Teoria perturbativa e regola d'oro di Fermi. Forma di riga.
Spettroscopie vibrazionali: trattazione classica e quantistica delle spettroscopie infrarossa e Raman. Classificazione delle bande fondamentali, di overtone e risonanze di Fermi. Interpretazione di spettri molecolari.
Spettroscopie elettroniche di assorbimento (UV-Vis) e emissione (fluorescenza e fosforescenza): stati elettronici molecolari, simboli di termine, regole di selezione, diagrammi di Jablonski, internal conversion and intersystem crossing. Accoppiamenti vibronici e termini non adiabatici. Quencing di fluorescenza
Fenomeni di trasferimento di energia per risonanza: definizione di eccitone molecolare e modello eccitonico, gli accopiamenti elettronici, teorie di Foster e Dexter, esempi su complessi pigmento-proteina e dimeri molecolari.
Effetti di amplificazione di segnali da nanoparticelle metalliche e introduzione ai plasmoni da nanoparticelle metalliche.
Spettroscopie chirali: polarizzazione del campo, indice di rifrazione complesso e relazioni di dispersione, birifrangenza e legge di Malus. La legge di Biot. Spettroscopie di rotazione ottica e dispersione ottica rotatoria. Dicroismo cirlcolare: approccio sperimentale e dimostrazione dell'equazione di Rosenfeld.
Introduzione alle spettroscopie risolte nel tempo: evoluzione storica, cenni sulle tecniche impulsate. Spettroscopia di assorbimento transiente.

Conoscenze e capacità di comprensione
Acquisire solide conoscenze che permettano il riconoscimento di molecole organiche e di sistemi inorganici; di conoscere le interazioni tra molecole allo stato eccitato, di sistemi chirali e di sistemi supramolecolari complessi.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi spettroscopici più adatti a seconda della tipologia di campione; saper interpretare gli effetti causati dalle interazioni di molecole con altri sistemi molecolari, con solventi o con nanoparticelle metalliche; Se a lezione questo sarà insegnato tramite la discussione collegiale di esempi, durante l’esame sarà valutato mediante la richiesta di descrivere dati spettroscopici reali.
Abilità comunicative
Acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche spettroscopiche trattate nel corso. Saper presentare alla prova orale gli argomenti del corso.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare in modo critico la letteratura recente. Sarà insegnato durante il corso tramite discussioni collegiali e richiesto in fase di esame attraverso la discussione di argomenti di letteratura.
Capacità di apprendimento
Capacità di usare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiore e per un aggiornamento continuo.