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Oggetto:
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Advanced Crystallography

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Advanced Crystallography

Course ID
MFN1279
Teachers
Alessandro Pavese (Lecturer)
Dott. Elisa Borfecchia (Assistant)
Degree course
Scienza dei Materiali [LM-53]
MaMaself
Year
1st year
Teaching period
First semester
Type
Characterizing
Credits/Recognition
6
Course disciplinary sector (SSD)
GEO/06 - mineralogy
Delivery
Class Lecture
Language
English
Attendance
Optional
Type of examination
Oral
Prerequisites

Bases of classical electromagnetism and of quantum mechanics. De Broglie wavelength of particles (electrons and neutrons). Direct and reciprocal lattices. Fourier transform. Bragg equation. Symmetries and space and point groups. Structure factors.

Basi di elettromagnetismo classico e di meccanica quantistica. Lunghezza d’onda di De Broglie per elettroni e neutroni. Spazio diretto e spazio reciproco. Trasformata di Fourier. Equazione di Bragg. Simmetrie, gruppi puntuali e spaziali. Fattori di struttura
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Course objectives

The lessons are aimed to provide to the students an overview on the most used experimental (and in minor part theoretical) methods providing information on the structure of matter in all its forms: solids (crystalline and amorphous) liquid and gases; pure and composite materials; bulk and nanostructured materials.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  ALTERNATIVE TEACHING - The course objectives are unchanged

 

   

Il corso ha come obiettivo formativo quello di fornire agli studenti una panoramica delle tecniche sperimentali (e in minima parte teoriche) in grado di fornire informazioni sulla struttura della materia, in tutte le sue forme: solidi (cristallini e amorfi) liquidi, gas; materiali puri e compositi; solidi estesi e materiali nanostrutturati.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  DIDATTICA ALTERNATIVA - Gli obiettivi del corso sono invariati.

Oggetto:

Results of learning outcomes

Ability to select the most appropriate experimental technique(s) able to provide the structural determination of a given class of materials.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  ALTERNATIVE TEACHING - The results of learning outcomes are unchanged

Capacità di riconoscere la/le tecnica(e) sperimentale(i) più adatta alla determinazione strutturale di una data classe di materiali.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  DIDATTICA ALTERNATIVA - I risultati dell'apprendimento sono invariati.

Oggetto:

Program

 

Theory. Interaction between radiation and matter. Absorbed, scattered (elastically and inelastically) and transmitted beams. Excitation and disexcitation processes. Nomenclature of atomic X-ray emission lines. Brief overview on different spectroscopies. Elastic scattering. Bragg scattering: powder and single crystal diffraction. Total scattering: small angle scattering (SAXS), high angle scattering (pair distribution function approach, PDF). Definition of the scattering vector q = 4 psin(q)/l. Differences and analogies among X-ray, neutrons and electron scattering. Atomic scale factors for X-ray, neutrons and electron vs. q. Magnetic scattering. Surface diffraction. Spectroscopies able to provide structural information: EXAFS, NMR, EPR and comparison with diffractometric techniques. Combined diffractometric and spectroscopic techniques: DAFS and X-ray standing waves. Structure optimization by ab initio calculation and comparison with experimental results.

Instrumentation. X-ray tubes. Point and area detectors. Setups for time resolved experiments. Description of synchrotrons: linak, synchrotron and storage ring. Description of beamlins. Neutron sources for science: nuclear reactors and pulsed sources. Neutron thermalization: thermal, cold and hot neutron sources. The time of fly technique (TOF).

Applications. Partially disordered materials: III-V semiconductor solid solutions, Brownmillerites, heteroatomic substitution inside zeolitic frameworks, metal-organic frameworks (MOFs). Nanomaterials: semiconductor hetero and nanostructures, metal nanoparticles. Composite materials.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  ALTERNATIVE TEACHING - The program of the course is unchanged

Teoria. Interazione fra radiazione e materia. Faci assorbiti, diffusi (elasticamente ed inelasticamente) e trasmessi. Processi eccitativi e diseccitativi. Nomenclatura delle linee atomiche di emissione di raggi X. Breve rassegna delle varie spettroscopie. Scattering elastico. Scattering di Bragg: diffrazione da cristallo singolo e da polveri. Scattering totale: diffusione a bassi angoli (SAXS), diffusione ad alti angoli (PDF). Definizione del vettore di scattering q = 4 psin(q)/l. Differenze ed anomalie fra diffusione di raggi X, elettroni e neutroni. Fattori di scala atomici di raggi X, elettroni e neutroni in funzione di q. Scattering magnetico. Diffrazione di superfici. Spettroscopie atte a fornire informazioni strutturali: EXAFS, NMR, EPR e confronto con le tecniche diffrattometriche. Tecniche spettroscopiche e diffrattometriche combinate: DAFS, XSW. Ottimizzazione di strutture con conti ab initio e confronto con dati sperimentali.

Strumentazione. Tubi a raggi X. Rivelatori puntuali ed ad area. Esperimenti risolti in tempo. Descrizione di un sincrotrone: linak, sincrotrone e anello di accumulazione. Descrizione di una beamline. Sorgenti di neutroni per la scienza: reattori nucleari e sorgenti pulsate. Termalizzazione di neutroni. Sorgenti di neutroni termalizzate, calde e fredde. La tecnica del tempo di volo (TOF).

Applicazioni. Materiali parzialmente disordinati: soluzioni solide di semiconduttori III-V, Brownmilleriti, zeoliti sostituite con eternatomi, reticoli metallorganici (MOFs). Nanomateriali: semiconduttori hetero- e nano-strutturati, nanoparticelle metalliche. Materiali compositi.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  DIDATTICA ALTERNATIVA - Il programma del corso è invariato.

Oggetto:

Course delivery

Frontal lessons, given in English.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  ALTERNATIVE TEACHING - In concurrence with the COVID-19 emergency and in compliance with the relevant dispositions of the Ministry and of the University, the course will be also offered in remote teaching mode, by

  • On-line streaming of the frontal lessons - please connect at the following Webex links according to the same time table for the lessons in presence:
  • Part I (Prof. Pavese, from 05/10/20 to 09/11/20 morning)
  • https://unito.webex.com/meet/alessandro.pavese
  • Part II (Prof. Borfecchia, from 09/11/20 afternoon to 22/12/20) 
  • https://unito.webex.com/meet/elisa.borfecchia 
  • Lessons recordings which will be made available in due time in Moodle.
  • Possibly, organization of virtual discussion sessions with the students using the Webex platform, with scheduling communicated by e-mail to the students enrolled to the course.
  • Students are encouraged to register to the course in Moodle and as soon as possible in CampusNET, to receive efficient communications and updates by e-mail.

Lezioni Frontali, tenute in inglese.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  DIDATTICA ALTERNATIVA - Nel perdurare della emergenza sanitaria, verrà garantita l'erogazione del corso (lezioni frontali e attività di laboratorio) anche in modalità telematica, tramite:

  • On-line streaming delle lezioni frontali - connettersi al seguente link Webex connect con lo stesso orario previsto per le lezioni in presenza:
  • Part I (Prof. Pavese, dal 05/10/20 al 09/11/20 mattino)
  • https://unito.webex.com/meet/alessandro.pavese
  • Part II (Prof. Borfecchia, dal 09/11/20 pomeriggio al 22/12/20) 
  • https://unito.webex.com/meet/elisa.borfecchia 

 

  • Registrazioni delle lezioni frontali, rese accessibili tramite Moodle nel periodo di svolgimento del corso.
  • Eventuale organizzazione di sessioni di incontro e discussione on-line tramite la piattaforma Webex, con calendarizzazione comunicata via e-mail agli studenti iscritti al corso.
  • Si raccomanda agli studenti di registrarsi al corso,  su Moodle e appena possibile su CampusNET, allo scopo di ricevere tutte le relative comunicazioni ed aggiornamenti.
Oggetto:

Learning assessment methods

Oral examination, including theory and exercises.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  REMOTE EXAMS - In concurrence with the COVID-19 emergency situation and until the Rectoral Decree 2576/2020 on 23.07.2020 will hold, exams will be carried out only in remote (via Webex). Specific instructions will follow in due time before each session, by e-mail to the students registred to the exam.

Esame orale, comprendente teoria ed esercizi.

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  ESAMI A DISTANZA - Nel perdurare della emergenza sanitaria dovuta al Covid-19 e fino a quando saranno in vigore le disposizioni contenute nel Decreto Rettorale 2576/2020 del 23.07.2020, gli esami si terranno in modalità telematica utilizzando la piattaforma di tele-conferenza Webex. Istruzioni specifiche saranno inviate prima di ogni sessione via e-mail agli studenti iscritti all'esame.

Suggested readings and bibliography

Oggetto:

  1.  

 

  • Lesson slides, corse notes and eventually video-recordings (sufficient to adequately prepare the exam).
  • Additional textbooks and suggested bibliography:
  1. E. Borfecchia, D. Gianolio, G. Agostini, S. Bordiga, C. Lamberti, “Characterization of MOFs. 2. Long and Local Range Order Structural Determination of MOFs by Combining EXAFS and Diffraction Techniques”, in: Metal Organic Frameworks as Heterogeneous Catalysts; F. X. Llabrés i Xamena and J. Gascón, Ed.; Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2013, p. 143-208, Chapter 5.
  2. Papers and reviews from the scientific litterature.
 

  • Dispense e slide del corso, ed eventualmente registrazioni delle lezioni (sufficienti a preparare adeguatamente l'esame)
  • Ulteriori testi consigliati:
  1. E. Borfecchia, D. Gianolio, G. Agostini, S. Bordiga, C. Lamberti, “Characterization of MOFs. 2. Long and Local Range Order Structural Determination of MOFs by Combining EXAFS and Diffraction Techniques”, in: Metal Organic Frameworks as Heterogeneous Catalysts; F. X. Llabrés i Xamena and J. Gascón, Ed.; Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2013, p. 143-208, Chapter 5.
  2. Articoli di ricerca e di rassegna dalla letteratura scientifica


Oggetto:

Class scheduleV

Lessons: dal 05/10/2020 to 22/01/2021

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    Last update: 20/10/2020 12:03
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