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  1. Science
  2. Master Degree
  3. Scienze e Tecnologie Chimiche [F5402Q - F5401Q]
  4. Courses
  5. A.A. 2021-2022
  6. 2nd year
  1. Synthesis and Special Organic Techniques in Material Chemistry
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Synthesis and Special Organic Techniques in Material Chemistry
Course ID number
2122-2-F5401Q071
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
  • English ‎(en)‎
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Obiettivi

Il Corso si propone di fornire una panoramica sui materiali organici funzionale per usi nel campo della fotonica e dei semiconduttori a base organica e fornire una panoramica degli aspetti e dei concetti legati alla fotochimica organica e alle strategie.

O1 – Conoscenza e capacità di comprensione

Allo studente si richiede di mostrare una sufficiente conoscenza, una adeguata comprensione e padronanza della chimica organica nel:

1) riconoscere la natura di un sistema organica insaturo nell’ambito dei fenomeni ottici non lineari (II e III ordine)

2) individuare i parametri strutturali significativi per strutture molecolari con potenziale risposta non lineare del II e III ordine.

3) condurre sulle strutture in esame, una ragionevole analisi retrosintetica in modo da individuare una possibile ed efficace strategia sintetica.

4) possedere un’adeguata padronanza della reattività dei principali gruppi funzionali in chimica organica e il loro uso nella preparazione di sistemi insaturi coniugati; padronanza delle reazioni di accoppiamento tra sistemi insaturi catalizzate da metalli di transizione.

5) preparare i principali materiali polimerici e oligomerici di uso nel campo dei materiali conduttori, semiconduttori ed elettroluminescenti.

6) descrivere i principali processi fotofisici e fotochimici coinvolti nell’assorbimento di radiazione elettromagnetica (luce UV-Vis)

 

O2 – Capacità di applicare conoscenza e capacità di comprensione (applying knowledge and understanding)

Allo studente, durante la modalità di verifica dell’apprendimento, si richiede di dimostrare una adeguata capacità nell’applicare la conoscenza e la comprensione dei concetti acquisiti nel:

1) individuare i parametri strutturali ed elettronici funzionali alle proprietà ottiche non lineari in generale e di una struttura organica di tipo Push-Pull in particolare.

2) applicare i concetti della retrosintesi nella semplificazione della strategia di sintesi di sistemi organici non lineari, individuando le migliori disconnessioni, i corrispondenti sintoni generati dalla disconnessione operata e i corrispondenti equivalenti sintetici.

3) maneggiare la reattività dei principali gruppi funzionali organici.

4) maneggiare le principali strategie di accoppiamento di unità insature (sistemi aromatici ed eteroaromatici) catalizzate da metalli di transizione

O3 – Autonomia di giudizio

Saper condurre una ragionata analisi retrosintetica di sistemi organici con applicazione nella scienza dei materiali.

 O4 – Abilità comunicative

Saper illustrare e identificare i sistemi organici di interesse per la scienza dei materiali, illustrare con proprietà di linguaggio gli approcci retrosintetici e di sintesi utili alla loro preparazione.

 O5 –Abilità Capacità di apprendere

Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite nel campo della retrosintesi e della sintesi a sistemi organici con proprietà elettroniche ottiche anche non-lineari di varia natura

Contenuti sintetici

Il corso fornirà una panoramica delle strategie di sintesi di materiali organici con specifiche proprietà ottiche ed elettroniche utilizzabili nel campo della fotonica, dei semiconduttori a base organica e sulla sintesi dei principali polimeri utilizzati come sistemi elettroluminescenti o come conduttori organici. Sarà anche fornita una panoramica degli aspetti e dei concetti legati alla fotochimica organica come utile supporto alla sintesi organica.


Programma esteso

Sintesi di strutture molecolari con proprietà ottiche non lineari del secondo e terzo ordine e dei materiali funzionali. Sarà esaminata: la sintesi di strutture molecolari di tipo “Push-Pull” contenenti spaziatori insaturi a base polienica, poliininca, oligoarilica o eteroarilica e misti arilica e/o eteroarilica-enica e/o inica recanti agli estremi  gruppi elettronaccettori ed elettrondonatori sia di natura organica che organometallica; la sintesi di strutture molecolari con proprietà ottiche non lineari del III ordine o di conduttori organici o/e materiali elettroluminescenti con particolare rilievo alle strutture poliinsature coniugate del tipo: polieni, poliareni, polieteroareni. Polimeri per l’energetica: Polimeri a base tiofenica e di tipo Donatore-Accettore. Concetti e applicazioni della fotochimica organica.



Prerequisiti

Per seguire in maniera ottimale gli argomenti trattati sono richieste consolidate conoscenze di chimica organica di base e qualche nozione relativamente alle proprietà ottiche ed elettroniche delle molecole organiche e polimeri insaturi policoniugati.

Modalità didattica

lezioni in aula


Materiale didattico

Appunti o dispensa fornita dal docente

Periodo di erogazione dell'insegnamento

II anno I semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

La verifica dell'acquisizione degli argomenti e concetti trattati durante il corso sarà condotta mediante un esame orale nel quale agli studenti saranno poste domande inerenti tutti gli aspetti trattati. Al termine della verifica sarà proposto allo studente una valutazione in trentesimi. L'esame è superato con un voto di 18/30. Su richiesta dello studente, l’esame potrà essere sostenuto in lingua inglese


Orario di ricevimento

Il prof. Papagni riceve gli studenti il venerdì dalle 14,30 alle 16,30 previo appuntamento

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Aims

The course provides an overview on preparation and typology of functional materials exploitable in photonics and organic-based semiconductors and on photophysic and photochemical aspects involved in organic reactions stimulated by electromagnetic radiation. Basic concepts also provides on organic photochemistry used in organic synthesis.

O1 – knowledge and understanding

 To follow the course, the student have to possess an adequate comprehension and skills of organic chemistry:

1) To recognize an unsaturated organic system with non-linear optical properties.

2) To individuate the structural molecular parameters important for non-linear behavior (ii and III order).

3) To be able to perform a reasonable retrosynthetic analysis to individuate efficient synthetic strategies.

4) To show adequate skills on organic functional groups and the use of them in the preparation of conjugated unsaturated systems; skills on metal catalyzed cross-coupling protocols.

5) To prepare the principal polymeric materials currently use as conducting, semiconducting and electroluminescent devices.

6) To describe the principal photophysical and photochemical processes involved in the absorption of electromagnetic radiation (UV/Vis light)

 

O2 – Applying knowledge and understanding

The student, during the assessment method has to demonstrate an adequate capability of applying the knowledge and understanding of the provided concepts:

1) To recognize the structural and electronic parameters at the base of non-linear properties in general and specifically in organic push-pull systems.

2) To apply the retrosynthetic approach to the simplification of the synthesis strategies of organic systems with non-linear properties, individuating the useful disconnections, the synthons so far generated and the corresponding synthetic equivalents.

3) To manage the reactivity of the principal organic functional groups.

4) To manage the principal coupling strategies of unsaturated moieties.

 

O3 – Making judgements

To be able to conduct a reasonable retrosyntetic analysis to organic systems with potential application in the materials sciences field.

 

O4 –Communication skills

To be able to show and identify organic systems of interest in the materials science field their retrosynthetic and synthetic approaches, using an appropriated language.

 

O5 –Learning skills

To be able to apply the acquired knowledge and expertise to retrosynthesis and to preparation of of organic systems with different optical and electronic properties.

Contents

The course provides an overview on the preparation of organic materials with specific optical and electronic properties exploitable in the field of photonics, organic semiconductors and on the synthesis of principal polymers with application as organic conductors or electroluminescent devices. An overview provides on organic photochemistry supporting the organic synthesis promoted by light.

Detailed program

Synthesis of molecular structures with non-linear optical properties second and third order and functional materials. In details is analysed: the synthesis of “Push-Pull” molecular structures with oligoenes, oligoynes, oligoaryls, oligoheteroaryls and mixed aryl or heteroaryl-enes (or ynes) P-spacer connecting organic or organometallic electrondonating and electronwithdrawing groups. Synthesis of molecular oligomeric and polymeric structures showing III order non-linear optical or conductive and/or electroluminescent properties materials with particular emphasis to polyarene, polyheteroarene and polyarenevynilidene conjugated unsaturated systems. Polymers for energy: thiophene-based polymers, Donors-Acceptors polymers. Basic concepts and application of organic photochemistry in organic synthesis.

Prerequisites

For an optimum understanding of the topic treated, a consolidated organic chemistry background is required together with basic knowledge on the optical and electronic properties of polyconjugated organic molecules and polymers.

Teaching form

Lectures in classroom


Textbook and teaching resource

Notes provided by the lecturer

Semester

II year, I semester

Assessment method

Oral examination is the assessment method employed to check the level of understanding of the concepts taught during the course. Questions will ask to the student regarding the entire topic treated during the course. The final mark proposed to the student is in thirtieths, and a final minimum mark of 18/30 is necessary to pass the examination. On the student request, the assessment can be hold in English.


Office hours

Prof. Papagni receives students Friday from 14.30 to 16.30. Students must fix an appointment in advance


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Key information

Field of research
CHIM/06
ECTS
6
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
48
Language
English

Staff

    Teacher

  • AP
    Antonio Papagni

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

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Enrolment methods

Manual enrolments
Self enrolment (Student)

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