Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica di requisiti e preparazione in ingresso - Classe LM-71 (D.M. 270/2004)
Chemical Nano-Engineering - Chimica per la Nano-ingegneria
Lingua: Inglese
Informazioni Generali
Descrizione e obiettivi formativi
Chemistry for Nano-Engineering è un Master Degree (Laurea Magistrale) internazionale di due anni (4 semestri, 120 ECTS) proposto dall’Università di Roma Tor Vergata (IT) in cooperazione con Aix Marseille University, (FR) e la Wroclaw University of Science and Technology (PL). Al termine del loro corso di studi gli studenti avranno accesso ad un titolo congiunto di Laurea Magistrale firmato dalle tre Università.
Schema di mobilità. 1° Anno. Gli studenti frequenteranno il primo semestre a Marsiglia (30 ECTS), quindi proseguiranno il secondo semestre a Wroclaw (30 ECTS). 2° Anno. Il terzo semestre si svolgerà a Roma (30 ECTS), mentre il 4° sarà dedicato alla tesi di Master (30 ECTS). Gli studenti avranno l'opportunità di scegliere per il loro quarto semestre un soggetto di tesi di laurea proposto dai Partner, dai Partner consorziati o dalle Industrie consorziate.
Struttura del programma: il 1° semestre (FR) fornisce i fondamenti della chimica e della modellazione; il 2° semestre (PL) specializza gli studenti nella nano-ingegneria; il terzo semestre (IT) fornisce ulteriori elementi per l’applicazione di sistemi complessi nano-ingegnerizzati.
I principali obiettivi del Corso sono:
Sbocchi professionali
Questa Laurea Magistrale definisce nuovi requisiti professionali sfruttando le competenze sinergiche di una forte conoscenza chimica unita ad una solida preparazione ingegneristica ed applicativa. Il corso si propone di mettere sul mercato del lavoro persone altamente qualificate con una vasta cultura in chimica, nella nano-scienza e nell’ingegneria, con una reale capacità di adattarsi alle rapide e numerose evoluzioni tecnologiche del campo. Avendo acquisito un ampio spettro di conoscenze nel settore, questi laureati saranno in grado di proporre approcci originali integrando i vari aspetti dei problemi da affrontare nelle sfide future della nano-ingegneria. L'obiettivo è educare una nuova generazione di studenti che possano partecipare allo sviluppo di nuove imprese ad alta tecnologia. Il corso permetterà agli studenti di sviluppare una serie di competenze professionali, scientifiche e computazionali che miglioreranno le opportunità di lavoro in una vasta gamma di istituzioni industriali ed accademiche.
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti Web e contatti:
Coordinatore dell’Università di Roma Tor Vergata: Professor Maria Luisa Di Vona
e-mail: divona@uniroma2.it
Sito web: http://chem-nano-eng.uniroma2.it/
Coordinatore di Aix-Marseille University: Professor Bogdan Kuchta
e-mail: bogdan.kuchta@univ-amu.fr
Sito web: http://www.univ-amu.fr/faculte-sciences
Coordinatore della Wroclaw University of Science and Technology: Professor Szczepan Roszak
e-mail: szczepan.roszak@pwr.edu.pl
Sito web: http://pwr.edu.pl/
La laurea magistrale Chimica per la Nano-Ingegneria (Classe LM-71, Scienze e Tecnologie della Chimica Industriale) è un corso di laurea magistrale internazionale congiunto che si articola tra tre università: Aix-Marseille University, Wrocław University of Technology, e Roma Tor Vergata University.
La missione del corso di laurea magistrale è quella di fornire conoscenze avanzate dei principi della chimica con un forte indirizzo verso la realtà industriale ed uno speciale orientamento nel campo delle nanotecnologie.
Il laureato magistrale possederà una solida formazione nelle aree multidisciplinari della scienza e dell'ingegneria unita a competenze sia sperimentali che numeriche.
Obiettivi formativi specifici: - Un'avanzata conoscenza dei principi fondamentali della chimica nei suoi diversi settori, (Chimica Inorganica, Chimica Fisica, Chimica Organica, Chimica Analitica) delle metodologie di sintesi e dei metodi strumentali per la caratterizzazione e la definizione delle relazioni struttura-proprietà dei materiali e dei nano materiali; - Un'avanzata conoscenza dei principi fondamentali dell'ingegneria e della chimica industriale che consentirà allo studente di conoscere i principali materiali dell'industria chimica (specialmente nel campo delle nanotecnologie) ed i processi per ottenerli; la capacità di gestire ed utilizzare le nanotecnologie per lo sviluppo di materiali e processi destinati alla realizzazione di nuovi dispositivi; - Una conoscenza approfondita delle moderne tecniche strumentali, dell'uso di apparecchiature e strumentazioni e dell'analisi dei dati.
Sarà fornita allo studente la capacità di operare con ampia autonomia anche assumendo responsabilità di gestione di strutture e processi di produzione ai livelli più elevati.
- Una forte esperienza interculturale, in stretta relazione con le competenze dei tre membri del consorzio, per migliorare il potenziale di innovazione degli studenti nelle loro attività future e per prepararli all'apprendimento in posti nuovi, culture diverse e diversi sistemi di istruzione e lavoro.
Il corso di laurea magistrale è suddiviso in 6 principali gruppi di apprendimento: 1.
Chimica Analitica, Chimica Inorganica, Chimica Organica, Chimica Fisica e Nano-scienza 2.
Chimica ed Ingegneria dei Materiali 3.
Applicazioni della Nano-Engineering Technology 4.
Termodinamica e modellazione di nano-materiali 5.
Seminari e progetti sulla nano-ingegneria 6.
Lingua 7.
Tesi di laurea magistrale
Per accedere al corso di laurea magistrale occorre essere in possesso della laurea o un diploma universitario di durata triennale, o altro titolo acquisito all'estero e riconosciuto idoneo.
Sono stabiliti specifici criteri di accesso che prevedono il possesso di requisiti curriculari e l'adeguatezza della personale preparazione.
I requisiti curriculari consistono nel possesso di una laurea nelle classi L-7, L-9 o L-27.
Eventuali altre tipologie sono indicate nel regolamento didattico del corso di studio.
Gli studenti devono dimostrare un'adeguata padronanza di metodi e contenuti scientifici generali nelle discipline scientifiche di base, nelle discipline delle scienze fisiche e chimiche, nelle discipline dell'ingegneria, propedeutiche a quelle caratterizzanti previste nell'ordinamento della classe di laurea magistrale.
E' richiesta per l'accesso la conoscenza certificata (ad.
es.
con test TOEFL, IELTS, etc.
) della lingua inglese a livello B2.
Le modalità di verifica della personale preparazione sono definite nel regolamento didattico del corso di studio.
Chemical Nano-Engineering (Chimica per la Nano-Ingegneria, Chem-Nano-Eng) è un programma internazionale di Laurea Magistrale (Joint Master Degrees) in due anni (120 ECTS, European Credit Transfer System) in lingua Inglese.
Le tre istituzioni educative in Europa che costituiscono il Consorzio Chem-Nano-Eng sono: l'Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Italia; l'Aix-Marseille University, Francia; la Wrocław University of Technology, Polonia.
Al consorzio partecipano come Partner Associati le seguenti istituzioni educative: The University of Queensland, Australia;The Universidade Federal do Ceará, Brasile; The Northeastern University, USA; The University of Missouri, USA; e le seguenti aziende: ArcelorMittal; FQS Poland SP Z.
O.
O; Polpharma; Siniat; Selvita; Azpiaran Doga; Prolabin&Tefarm.
Gli studenti iscritti al CdS avranno un percorso formativo unico studiando in tutte le tre università europee che costituiscono il Consorzio, ottenendo tre diplomi di Laurea Magistrale/Master.
Le Università partecipanti hanno una grande esperienza in Chimica, Scienza dei Materiali, Ingegneria e Chimica Industriale con un'offerta di insegnamenti di alto profilo.
La missione del Corso è quella di fornire conoscenze avanzate dei principi della chimica e dell'ingegneria con un forte indirizzo verso la realtà industriale ed uno speciale orientamento nel campo delle nanotecnologie.
La ricerca moderna comporta delle esigenze supplementari nel campo della competitività scientifica e industriale.
Ciò vale in particolare per lo sviluppo delle nuove tecnologie e dei nuovi materiali essenziali al progresso scientifico e tecnologico dei paesi industrializzati.
Le nanotecnologie sono state identificate come uno dei motori per la crescita industriale in Europa all'interno del programma NextGenerationEU e di altre iniziative UE.
Queste tecnologie promettono di avere un impatto crescente su materiali, strumenti e processi attraverso una estrema varietà di settori industriali, importanti per l'economia italiana e per quella europea.
Data la sua natura internazionale il Corso fornirà un'esperienza interculturale, in stretta relazione con le competenze dei tre membri del Consorzio, per migliorare il potenziale di innovazione degli studenti nelle loro attività future e per prepararli all'apprendimento in posti nuovi, culture diverse e diversi sistemi di istruzione e lavoro.
Il Corso, che unisce competenze chimiche ed ingegneristiche, unico in Italia ed in Europa, preparerà studenti con una conoscenza integrata, scientifica ed interdisciplinare.
Il laureato in Chemical Nano-Engineering applicherà le sue conoscenze chimiche nel mondo della nano-scienza, della nano-tecnologia e dei e nano-materiali ingegnerizzati.
Il corso prevede l'immatricolazione di circa 20 studenti per anno beneficiari delle borse di studio Erasmus Mundus, secondo le procedure pubblicate sul sito ufficiale del corso di studio.
Gli studenti non selezionati per l'assegnazione delle borse di studio Erasmus Mundus, accedono al corso di studio secondo le modalità concordate dagli atenei partner del programma internazionale e pubblicate sui rispettivi siti istituzionali.
La prova finale consisterà in una presentazione orale pubblica di circa 20 minuti a cui seguiranno le domande.
Il candidato presenterà ed esporrà un elaborato scritto, la tesi, davanti ad una commissione composta da rappresentanti di ogni università del Consorzio, costituita secondo le regole del partner locale.
Per la prova finale i laureandi/de dovranno inviare a ad ogni membro della commissione l'elaborato finale (in pdf) almeno una settimana prima della discussione.
L'elaborato per le Segreterie verrà caricato on line, in pdf, entro le date stabilite e nei modi indicati sui siti web.
Nella giornata indicata dal calendario della prova finale, la Commissione, dopo le presentazioni di tesi, si riunirà in seduta privata per l'assegnazione dei voti tenendo conto della carriera dello studente.
Successivamente, in seduta pubblica, gli studenti saranno proclamati laureati.
Contents: Key concepts in the atomic structure and bonding of solids. Cristal defects. Simple and complex inorganic compounds, structure/property comparisons. Ionic, covalent, metallic bonding compared with physical properties. Atomic and molecular orbitals, bands verses bonds, free electron theory. Diffraction techniques. Practical work: XR diffraction Examination procedures: Oral examination: theoretical questions and exercises. Written report on the practical work.
1. Nanoscale synthesis and bottom-up techniques 2. Advanced synthetic tools for the covalent assembly of building blocks in the preparation of molecular systems relevant in nanochemistry 3. Carbon-based nanomaterials 4. Sol-gel and colloidal chemistry 5. Applications of sol-gel chemistry 6. Nanoporous materials 7. Healt, safty and environmental issues
Structural features and conformational equilibria of polypeptides, proteins, polysaccharides and nucleic acids. Biopolymer-ligand interactions: equilibrium and kinetics aspects. Biopolymers for polymer synthesis. Self assembled systems of biopolymers: hydrogels and microgels. Synthetic polymers with applications in biological environments. Computed aided visualization of biological macromolecules.
NMR basic theory: the resonance phenomenon, chemical shift, scalar and dipolar coupling, molecular interactions. One- and two-dimensional experiments in solution and in solid phase. Diffusion experiments. Examples from literature.
Introduction to nanoengineering; nanoscale fabrication: nanolithography and self-assembly; Nanoscale and molecular electronics; nanotechnology in magnetic systems; nanotechnology in integrative systems; Nanoscale optoelectronics; nanobiotechnology: biomimetic systems, nanomotors, nanofluidics, and nanomedicine. Synthesis techniques, processes, microstructural control, and unique physical properties of materials in nanodimensions. Nanowires, quantum dots, thin films, electrical transport, electron emission properties, optical behavior, mechanical behavior, and technical applications of nanomaterials. Chemical interactions, classical and statistical thermodynamics of small systems, diffusion. Carbon-based nanomaterials, supramolecular chemistry, liquid crystals, colloid and polymer chemistry, lipid vesicles, surface modification, surface functionalization, catalysis. Nanoscale detection methods. Understanding nanotechnology, broad implications, miniaturization: scaling laws; nanoscale physics.
Understanding basic concepts of Polymer Chemistry and self Assembly processes. Ability to apply the knowledge worked out during the couse to the behaviour of polymeric materials. Ability to perform and understand experiments concernng polymer and self assembling materials and to treat data according to simple theoretical models.
– The role of Statistics in Engineering: Mechanistic and Empirical Models, Probability and Probability Models. – Probability: Discrete Random Variables and Probability Distributions; Continuous Random Variables and Probability Distributions. – Point Estimation of Parameters. – Random Sampling and data Description, Statistical Intervals for a Single Sample. – Tests of Hypotheses for a Single Sample. – Simple Linear Regression and Correlation: Empirical Models. – Multiple Linear Regression Model. – The Analysis of Variance (ANOVA): Residual Analysis and Model Checking; The Random Model. – Design of Experiments with Several factors. – Statistical Quality Control.
Ion transport in nanopores Ion motion in an electrolytic solution. Conductivity and conductance. Quasi-1D model. Access resistance. Application for nanopore sensing: blockade current. Micro and nanofluidics Equation of motion. Conservation of mass and momentum. Boundary conditions. Poiseuille flow. Slip boundary condition. Electrohydrodynamics. Transport equation for ions. Electic double layer. Debye length. Blue energy: from salinity gradient to electric energy. Diffusion Lagrangian and Eulerian description. Langevin equation. Fluctuation-dissipation relation. Molecular dynamics simulations Equation of motion for classical molecular dynamics. Force fields. Lennard-Jones potential. Simulation of biomolecules. Equilibration. Computational laboratory: system set-up and simulation using VMD and NAMD softwares. NanoEnergy General introduction on global energy demand focused on solar energy; Introduction on photovoltaics: the photovoltaic effect, p-n junction, main photovoltaic electrical parameters; solar cell characterization techniques; New generation photovoltaics: organic and hybrid devices; Organic solar cells; Hybrid solar cells Dye Sensitized solar Cells (DSCs) and modules; Perovskite Solar Cells (PSCs) and modules; Nanomaterials and bi-dimensional (2D) materials: properties and characterization techniques; Perovskite Photovoltaics and 2D materials: power conversion efficiency (PCE), stability and scalability on module dimensions.
1. Binary and ternary phase diagrams 2. Classification of diffusion based solid state phase transformations. 3. Transformations occurring through nucleation and growth mechanisms. 4. Transformations occurring through spinodal reaction. 5. Identification of unknown compounds by means of X-ray diffraction. The use of the X-ray database. Lab exercices.
