D1) Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente acquisirà la conoscenza e comprensione degli aspetti principali dell'interazione radiazione-materia alla base dell’utilizzo delle tecniche di spettroscopia di raggi X e di luce visibile, applicate allo studio delle proprietà elettroniche dei materiali e in particolare delle interfacce organo-metalliche.
D2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente saprà applicare le conoscenze acquisite alla comprensione generale di articoli scientifici nell’ambito dei temi trattati. In particolare saprà individuare le tecniche spettroscopiche utili per lo studio di specifiche proprietà elettroniche di sistemi molecolari e di interfacce organico-inorganiche.

D3) Autonomia di giudizio: lo studente acquisirà l’abilità di maturare dei giudizi su aspetti riguardanti classi di sistemi e metodi sperimentali trattati in aula e visti in laboratorio.
D4) Abilità comunicative: lo studente svilupperà linguaggio e proprietà comunicative adeguati a discutere tematiche generali riguardanti lo studio di interfacce organo-metalliche con l’utilizzo di tecniche di spettroscopia di raggi X.
D5) Capacità di apprendere: lo studente avrà gli strumenti per approfondire in modo autonomo le conoscenze nell’ambito della caratterizzazione di interfacce con le spettroscopie di raggi X, attraverso la lettura di articoli e testi dedicati.

Fondamenti di meccanica quantistica ed elettromagnetismo.

Interazione radiazione materia applicata alla comprensione delle principali tecniche spettroscopiche di indagine delle proprietà elettroniche di materiali e di interfacce tra film organici e supporti inorganici.

Appunti e presentazioni su moodle.
Testo di supporto:
K. Wandelt, Surface and Interface Science, edito da Wiley, disponibile sul sito Wiley con credenziali Units. (capitoli estratti dai volumi 1, 2, 5, 6. I riferimenti precisi saranno forniti in aula e su Moodle)

Ultra-alto vuoto: Tecniche e Strumentazione Sistemi di pompaggio: Pompe primarie, turbomolecolari, ioniche, getter. Procedura di raggiungimento delle condizioni di ultra-alto vuoto. Misurazione del vuoto. Pulizia e preparazione dei campioni. Sorgenti molecolari. Ion gun, controllo della temperatura dei campioni. Controllo della struttura delle superfici: LEED, RHEED. Sorgenti di raggi X: sincrotrone, sorgente di raggi X ad anodo, lampada UV a scarica, Laser. Configurazione e organizzazione di una beamline. Fotoemissione Effetto fotoelettrico. Misura di fotoemissione, analizzatore di elettroni emisferico. Detector di elettroni. Energia di passo e risoluzione energetica. Processo a tre stadi di emissione di un fotoelettrone. Determinazione della composizione di un campione. Shift chimici, effetti di stato iniziale e di stato finale. Doppietti spin-orbita, picchi satellite e fondo alla Shirley. Emissione di elettroni Auger e spettroscopia Auger. Effetti di diffrazione e tecnica di diffrazione di fotoelettroni. Stati di banda di valenza e cenni alla dipersione delle bande. Spettroscopia di assorbimento a soglia (NEXAFS). Misura di assorbimento: yield totale, Auger, di fluorescenza e parziale. Determinazione della simmetria degli orbitali molecolari e della geometria di adsorbimento. Approccio building block all’analisi degli spettri. Forme di riga dei picchi di assorbimento. Interazione molecola-substrato e step di Fermi. Introduzione alla fotoemissione inversa (IPES) Spettroscopie time-dependent. Fotoemissione risonante. Principi della tecnica applicata alle molecole. Overlap tra orbitali occupati e orbitali non occupati e assegnazione chimica degli stati elettronici. Delocalizzazione ultra-veloce di carica, metodo core-hole clock. Laser e Fotoemissione a due fotoni Spettroscopia Pump & Probe Analisi dati Distribuzioni gaussiane, Lorentziane e di Voigt. Fit degli spettri: sottrazione del fondo, risoluzione sperimentale, allineamento energetico. Procedura di normalizzazione degli spettri NEXAFS. Interpolazione di spettri. Analisi del chi quadro. Presentazione dei dati. Modulo di laboratorio Crescita di film organici ultrasottili in alto vuoto. Caratterizzazione del film con una delle tecniche spettroscopiche trattate in aula.

Lezioni in aula con il supporto di presentazioni Powerpoint. Verranno commentati e analizzati articoli scientifici inerenti agli argomenti trattati. Eventuali variazioni alle modalità sopra descritte, dovute a motivi emergenziali, saranno pubblicate sul sito del Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento

E' richiesta la presenza ad almeno l'80% delle ore di esperienza di laboratorio.

L’esame sarà orale, con lo scopo di verificare la capacità del candidato di discutere problematiche inerenti alle principali tecniche di spettroscopie di raggi X applicate allo studio di interfacce organo-metalliche. Ai candidati viene chiesto di presentare un report sulla esperienza di laboratorio, comprendente l’analisi dei dati raccolti e una discussione dei risultati ottenuti. Viene inoltre assegnato un articolo da leggere e di cui presentare i risultati. Nell’ambito della presentazione verranno inoltre affrontati temi trattati durante il corso, riguardanti anche tecniche sperimentali diverse da quelle utilizzate in laboratorio. Il punteggio della prova di esame è attribuito in trentesimi. Per superare l'esame (18/30) lo studente deve dimostrare di aver compreso: i principi alla base delle tecniche sperimentali utilizzate in laboratorio; la metodologia di analisi dati adottata; i risultati riportati nell'articolo assegnato. Per conseguire il punteggio massimo (30/30) lo studente dovrà inoltre dimostrare di aver compreso a fondo modelli e tecniche descritti durante il corso e non utilizzati nell'articolo discusso. Eventuali variazioni alle modalità sopra descritte, dovute a motivi emergenziali, saranno pubblicate sul sito del Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento