Scheda programma d'esame
CHIMICA ANALITICA IV B
FABIO DI FRANCESCO
Academic year2022/23
CourseCHEMISTRY
Code383CC
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
CHIMICA ANALITICA IV BCHIM/01LEZIONI48
FABIO DI FRANCESCO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso fornisce allo studente le nozioni basilari per comprendere i principi di funzionamento delle principali tipologie di sensori ed uno spaccato della ricerca in questo settore. Per la natura intrinseca dell’argomento trattato, il corso ha un carattere multidisciplinare

Knowledge

The course provides the student with the basics to understand the operating principles of the main sensor types and gives an overview of research in this field. Due to the intrinsic nature of the topic, the course has a multidisciplinary character

Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze verrà svolto un colloquio individuale.

Assessment criteria of knowledge

The acquired knowledge will be evaluated with an oral exam.

Capacità

Lo studente sarà in grado di leggere autonomamente la letteratura in materia e di poter scegliere criticamente le tecniche e i materiali più adatti per lo sviluppo, la caratterizzazione e la validazione di un sensore atto ad un uso specifico.

Skills

The student will be able to autonomously read the literature on this subject and to critically choose the most suitable techniques and materials for the development, characterization and validation of a sensor for a specific use.

Modalità di verifica delle capacità

Lo studente dovrà analizzare e discutere un articolo concordato con il docente durante il colloquio orale.

Assessment criteria of skills

The student will analyse and discuss a paper selected together with the professor during the oral exam.

Comportamenti

Lo studente potrà sviluppare sensibilità relativamente all’uso di sensori e discutere le problematiche con un linguaggio appropriato.

Behaviors

The student will develop a sensitivity towards the use of sensors and will be able to discuss the relevant problems with a proper language.

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le lezioni frontali sarà stimolata la discussione tra il docente e gli studenti.

Assessment criteria of behaviors

 In the classroom, discussion and interaction between the class and the professor will be encouraged.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

E’ richiesta le conoscenze di base acquisite nel corso della laurea triennale:

  • Matematica: funzioni continue e periodiche, utile la conoscenza della serie di Fourier
  • Fisica: Vettori, grandezze elettriche fondamentali, leggi di Ohm e Kirchhoof
Prerequisites

Basic knowledge acquired during the bachelor degree is required

  • Mathematics: continuous and periodic functions, might be useful to know the Fourier series.
  • Physics: Vectors, fundamental electric quantities, Ohm’s and Kirchhoff’s laws.
Indicazioni metodologiche
  • lezioni virtuali con ausilio di diapositive
  • alcune lezioni tenute da esperti esterni
  • vengono fornite allo studente le diapositive, materiale di supporto e la registrazione video delle lezioni su spazio drive condiviso

Il docente è disponile a ricevimento su richiesta (contattarlo via mail).

Teaching methods
  •  remote lessons supported by slides
  • some lessons are given from external experts
  • students are given access to a drive space with presentations, supporting material, video lesson files

The professor is available for reception and consultation upon request (email him).

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Le lezioni verteranno su: caratteristiche generali dei sensori (definizioni, componenti, modalità di classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche), figure di merito per la validazione analitica di un sensore, disturbi e rumore, misure elettriche, trasduzione acustica (bilance microgravimetriche e sensori ad onde acustiche superficiali)  e foto acustica, trasduzione elettrochimica (corrente elettrochimica, modello a diffusione planare semi-infinita e equazione di Cottrell, tecniche voltammetriche, tecniche voltammetriche pulsate e in corrente alternata, spettroscopia di impedenza elettrochimica), trasduzione potenziometrica (equazione di Nernst), caratterizzazione e funzionalizzazione chimica delle superfici,  biorecettori (aptameri, anticorpi, enzimi), esempi di utilizzo dei nanomateriali nella sensoristica (grafene, nanotubi di carbonio, quantum dots, nanoparticelle, nanocompositi), tecniche di (micro)fabbricazione, sensori di gas, sistemi multisensore e reti di sensori, elementi di fisica dello stato solido ed elettronica (silicio come semiconduttore, giunzione p-n, transistor), sensori ottici.

Syllabus

The lessons will focus on:  general characteristics of the sensors (definitions, components, classification methods, static and dynamic characteristics), figures of merit for the analytical validation of a sensor, disturbances and noise, electrical measurements, acoustic transduction (microgravimetric scales and surface acoustic wave sensors) and photo acoustics, electrochemical transduction (electrochemical current, semi-infinite planar diffusion model and Cottrell equation, voltammetric techniques, pulsed and alternating current voltammetric techniques, electrochemical impedance spectroscopy), potentiometric transduction (Nernst equation), characterization and chemical functionalization of surfaces, bioreceptors (aptamers, antibodies, enzymes), examples of use of nanomaterials in sensors (graphene, carbon nanotubes, quantum dots, nanoparticles, nanocomposites), sensor (micro)fabrication techniques, gas sensors, multisensor systems and sensor networks, elements of solid state physics and electronics (silicon as a semiconductor, p-n junction, transistor), optical sensors.

Bibliografia e materiale didattico
  1. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel, Sensors- A comprehensive survey, Vol. 1, (1989);
  2. Fraden, Handbook of modern sensors: physics, design and applications, (1996) Springer-Verlag, New York,
  3. Diefenderfer, Principles of electronic instrumentation
  4. Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications, Florinel-Gabriel Banica  2012 John Wiley & Sons
Bibliography
  1. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel, Sensors- A comprehensive survey, Vol. 1, (1989);
  2. Fraden, Handbook of modern sensors: physics, design and applications, (1996) Springer-Verlag, New York,
  3. Diefenderfer, Principles of electronic instrumentation
  4. Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications, Florinel-Gabriel Banica  2012 John Wiley & Sons
Indicazioni per non frequentanti

Ai non frequentanti è consigliato richiedere al docente il materiale del corso e di contattarlo per ricevimenti.

Non-attending students info

 Students not attending the lessons are suggested to contact the professor to receive the educational material and for consultation.

Modalità d'esame

L'esame è composto da una prova orale consistente nella discussione di un articolo di letteratura e da un colloquio sui contenuti del corso

 

Assessment methods

The exam includes the discussion of a journal paper and a colloquium concerning the content of the course.

Updated: 30/08/2022 16:25