LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE RISOLTE NEL TEMPO

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Il corso intende porre le basi di alcune tecniche spettroscopiche ottiche normalmente utilizzate per lo studio delle proprietà di molecole organiche e macromolecole biologiche. Verranno discusse tecniche che consentono di comprendere il comportamento sia degli stati fondamentali che degli stati eccitati dei sistemi molecolari e le loro interazioni con l’ambiente. Le metodologie affrontate sono caratterizzate da risoluzione temporale adeguata allo studio di stati molecolari transienti o instabili.

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Dopo avere seguito il corso gli studenti devono avere conseguito le conoscenze sulle tecniche spettroscopiche affrontate nel corso, secondo il programma riportato.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding)
Gli studenti dovranno essere in grado di identificare, all’interno delle metodologie spettroscopiche trattate nel corso, quali siano quelle che possono tornare utili per la comprensione di un determinato fenomeno molecolare.
Gli studenti dovranno essere in grado di comprendere il significato di risultati sperimentali, ottenuti con tecniche affrontate durante il corso, e riportati all’interno di pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali.
Infine, gli studenti dovranno poter condurre esperimenti con una certa autonomia utilizzando le tecniche di indagine affrontate anche in laboratorio.

Autonomia di giudizio (making judgements)
Al termine del corso, gli studenti dovranno dimostrare di avere acquisito capacità critiche e di formulazione di giudizio riguardo alla scelta delle metodologie spettroscopiche, il loro utilizzo e l’analisi dei dati raccolti. Gli studenti dovranno inoltre acquisire la capacità di trarre conclusioni in autonomia sui fenomeni molecolari studiati, a partire dall’analisi dei risultati sperimentali ottenuti. Gli studenti dovranno inoltre acquisire la capacità di identificare aspetti non chiari per programmare successivi esperimenti volti ad integrare le informazioni ottenute.

Capacità di apprendere (learning skills)
Lo studio dei principi che stanno alla base delle tecniche trattate nel corso e la loro applicazione critica intende preparare gli studenti ad utilizzare sia le metodologie spettroscopiche trattate che tecniche correlate ma differenti, per affrontare la comprensione di fenomeni molecolari ed avviarli verso un uso delle metodologie di indagine spettroscopica, tipico delle attività di ricerca correnti.

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze pregresse di elettromagnetismo, ottica geometrica ed ondulatoria classica, meccanica quantistica, fisica della materia condensata.

Contenuti dell'insegnamento

Cenni di interazione radiazione materia
Tecniche ottiche risolte nel tempo
Processi di stato eccitato
Tecniche per lo studio della fluorescenza
Meccanismi e dinamica della diseccitazione competitiva alla fluorescenza
Spettroscopie fototermiche
Single-Molecule Detection
Esperienze di laboratorio

Programma esteso

Cenni di interazione radiazione materia
Tecniche ottiche allo stato stazionario
Tecniche ottiche risolte nel tempo
Processi di stato eccitato
Tecniche per lo studio della fluorescenza
Tecniche di correlazione temporale di fotoni
Fluorescence correlation spectroscopy
Time Correlated Single Photon Counting
Meccanismi e dinamica della diseccitazione competitiva alla fluorescenza
Laser flash photolysis
Spettroscopie fototermiche
Single-Molecule Detection
Esperienze di laboratorio

Bibliografia

Principles of Fluorescence Spectroscopy, Third Edition, Joseph R. Lakowicz, Springer
Articoli di ricerca originali e rassegne pubblicate su riviste scientifiche

Metodi didattici

Il corso si sviluppa secondo una serie di lezioni frontali che pongono le basi delle diverse metodologie spettroscopiche che verranno approfondite. Per quelle metodologie disponibili presso le strutture del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra verranno proposte esperienze di laboratorio per poter apprendere operativamente il loro uso.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione del livello di apprendimento verrà effettuata sulla base delle relazioni che gli studenti stenderanno sulle esercitazioni svolte.