Fondamenti di microscopia elettronica e spettroscopie associate

L'insegnamento introduce gli studenti ai principi e alle applicazioni delle tecniche di imaging e caratterizzazione composizionale, capaci di fornire la migliore risoluzione attualmente esistente, con focus sulla microscopia elettronica (EM). La microscopia elettronica si basa su principi fisici comuni, che verranno illustrati nel corso, ma può essere declinata in varie modalità: a scansione (SEM), a trasmissione (TEM), a trasmissione ad alta risoluzione (HRTEM) e a trasmissione a scansione (STEM). Di ogni modalità verranno presentate le basi fisiche, gli scopi, i vantaggi e i limiti. Inoltre, poiché la microscopia elettronica si basa sull'interazione tra un fascio di elettroni e un oggetto di cui si vuole comprendere forma, dimensione, eventuale struttura cristallina e composizione, quest'ultima anche spazialmente risolta, verranno introdotte le spettroscopie che sfruttano i segnali prodotti da tale interazione e capaci di fornire informazioni qualitative e quantitative sulla composizione chimica del campione osservato: è l'Analytical EM (AEM). L'obiettivo principale dell'insegnamento è quello di fornire agli studenti un'ampia carrellata delle modalità in cui la microscopia elettronica è declinata, insieme ai principi fisici su cui essa si basa, sottolineando come l'EM sia oggetto da decenni di continuo sviluppo e miglioramento, essendo capace di fornire contestualmente dettagli morfologici, strutturali e composizionali dei campioni osservabili che nessun'altra tecnica d'analisi è capace di produrre con analoga risoluzione spaziale.

Lo studente al termine dell'insegnamento:
1. conoscerà origine, sviluppo, principi fisici e modalità di utilizzo della microscopia elettronica;
2. comprenderà scopi ed efficacia delle diverse modalità di funzionamento della microscopia elettronica, così come i suoi limiti e come questi possano essere affrontati;
3. avrà modo, attraverso le esercitazioni pratiche, di osservare struttura e funzionamento di un SEM e di un TEM e di osservare con essi alcuni campioni preparati all'uopo; inoltre lo scopo delle esercitazioni è mostrare come, per ottenere buoni risultati con queste tecniche, sia necessario conoscere la fisica dello strumento così da portarlo nelle ottimali condizioni di lavoro;
4. il piccolo seminario previsto come parte integrante dell'esame finale mira a sviluppare in maniera approfondita un argomento trattato nel corso e/o una sua possibile applicazione, e ha lo scopo di formare lo studente sia ad illustrare brevemente un argomento di sua scelta nella maniera più chiara e sintetica possibile che a rispondere ad alcune domande ad esso legate.