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  1. Science
  2. Master Degree
  3. Scienze e Tecnologie Chimiche [F5402Q - F5401Q]
  4. Courses
  5. A.A. 2024-2025
  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
2425-2-F5401Q071
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
  • English ‎(en)‎
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Obiettivi

Il Corso si propone di fornire una panoramica sulla sintesi e sulla struttura dei materiali organici semiconduttori

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. prevedere le caratteristiche ottiche ed elettroniche di un composto organico poliinsaturo a partire dalla sua struttura
  2. condurre una ragionevole analisi retrosintetica in modo da individuare una possibile ed efficace strategia sintetica.
  3. possedere un’adeguata padronanza della reattività dei principali gruppi funzionali in chimica organica e il loro uso nella preparazione di molecole e polimeri poliinsaturi.
  4. Reazioni di accoppiamento catalizzate da metalli.
  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 dis trutture poliinsatire basandosi sulla natura e connettività degli elementi costitutivi elementari.
  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 semiconduttori organici di maggior 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 elettriche, ottiche ed optoelettroniche di interesse per l'elettronica stampabile, la fotonica e la (bio) sensoristica

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 materiali 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 molecole e polimeri poliinsaturi, anche a base eteroaromatica. 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 semiconduttori utilizzabili in dispositivi ad effetto di campo 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 poliinsaturi coniugati

Modalità didattica

24 lezioni frontali in presenza di 2 ore. Didattica erogativa.

Materiale didattico

registrazione integrale delle lezioni in aula.
slides annotate
articoli di riferimento della letteratura più recente

Periodo di erogazione dell'insegnamento

primo 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 proposta allo studente una valutazione in trentesimi. L'esame è superato con un voto di 18/30.

Schema di valutazione:

18-19: preparazione su un numero ridotto di argomenti presenti nel programma del corso, con capacità di trattazione e analisi limitate che, nel caso della prova orale, emergono solo a seguito dell’aiuto e delle domande del docente; competenza espositiva e lessico non sempre corretti, con una capacità di elaborazione critica limitata;
20-23: preparazione su una parte degli argomenti presenti nel programma del corso, capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente pratiche ed esecutive, uso di un lessico corretto anche se non del tutto accurato e chiaro e di una capacità espositiva a tratti incerta;
24-27: preparazione su un numero ampio di argomenti trattati nel programma del corso, capacità di svolgere in modo autonomo l’argomentazione e l’analisi critica, capacità di applicazione delle conoscenze ai contesti e collegamento dei temi a casi concreti, uso di un lessico corretto e competenza nell’uso del linguaggio disciplinare;
28 – 30/30L: preparazione completa ed esaustiva sugli argomenti in programma d’esame, capacità personale di trattazione autonoma e di analisi critica dei temi, capacità di riflessione e autoriflessione e di collegamento dei temi a casi concreti e a diversi contesti, ottima capacità di pensiero critico e autonomo, piena padronanza del lessico disciplinare e di una capacità espositiva rigorosa e articolata, capacità di argomentazione, riflessione e di autoriflessione, capacità di collegamenti ad altre discipline.

Orario di ricevimento

su appuntamento

Sustainable Development Goals

SALUTE E BENESSERE | ISTRUZIONE DI QUALITÁ | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE | CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI | LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO
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Aims

The course aims to provide an overview of the synthesis and structure of semiconductor organic materials O1 – Knowledge and understanding The student is required to show sufficient knowledge, understanding and mastery of organic chemistry in: 1) predict the optical and electronic characteristics of a polyunsaturated organic compound starting from its structure 2) conduct a reasonable retrosynthetic analysis in order to identify a possible and effective synthetic strategy. 3) possess an adequate mastery of the reactivity of the main functional groups in organic chemistry and their use in the preparation of polyunsaturated molecules and polymers. 4) Metal-catalyzed coupling reactions. 5) prepare the main polymeric and oligomeric materials for use in the field of conductive, semiconductor and electroluminescent materials.
6) describe the main photophysical and photochemical processes involved in the absorption of electromagnetic radiation (UV-Vis light) O2 – Applying knowledge and understanding The student, during the learning assessment mode, is required to demonstrate an adequate ability in applying the knowledge and understanding of the concepts acquired in: 1) to identify the functional structural and electronic parameters of polyinsatire structures based on the nature and connectivity of the elementary constituent elements. 2) apply the concepts of retrosynthesis in the simplification of the synthesis strategy of nonlinear organic systems, identifying the best disconnections, the corresponding syntons generated by the disconnection and the corresponding synthetic equivalents. 3) handle the reactivity of the main organic functional groups.4) handle the main coupling strategies of unsaturated units (aromatic and heteroaromatic systems) catalyzed by transition metals O3 – Making judgements To be able to conduct a reasoned retrosynthetic analysis of organic systems with application in materials science. O4 – Communication skills To be able to illustrate and identify the organic semiconductors of greatest interest for materials science, to illustrate with language properties the retrosynthetic and synthesis approaches useful for their preparation. O5 – Skills Ability to learn To be able to apply the knowledge acquired in the field of retrosynthesis and synthesis to organic systems with electrical, optical and optoelectronic properties of interest for printable electronics, photonics and (bio)sensors

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 polyunsaturated molecules and polymers, also heteroaromatic based. The following will be examined: the synthesis of "Push-Pull" molecular structures containing polyenel, polyincine, oligoaryl or heteroaryl and mixed aryl and/or heteroaryl-enic and/or inic molecular structures containing both organic and organometallic electronacceptor and electrodonor groups at the extremes; the synthesis of semiconductors that can be used in field-effect devices or organic conductors or/and electroluminescent materials with particular emphasis on conjugated polyunsaturated structures such as: polyenes, polyarenes, polyheteroarenes. Polymers for energetics: Thiophene-based polymers and Donor-Acceptor polymers. Concepts and applications of organic photochemistry.

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

24 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics

Textbook and teaching resource

Full recording of classroom lectures. Annotated slides Reference articles from the most recent literature

Semester

first 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.

Evaluation Scale:

18-19: Knowledge of a limited number of topics from the course syllabus, with restricted ability in discussion and analysis, which, in the case of an oral exam, emerge only with the help and questions from the instructor; expository skills and vocabulary are not always accurate, with limited critical thinking ability.
20-23: Knowledge of some topics from the course syllabus, independent analytical skills only on purely practical and procedural issues, use of correct but not entirely precise and clear vocabulary, and an occasionally uncertain expository ability.
24-27: Knowledge of a broad range of topics covered in the course syllabus, ability to conduct argumentation and critical analysis independently, ability to apply knowledge to different contexts and connect topics to real cases, use of correct vocabulary and proficiency in disciplinary language.
28-30/30L: Comprehensive and thorough knowledge of the exam topics, independent ability to discuss and critically analyze themes, capacity for reflection and self-reflection, as well as for connecting topics to real cases and various contexts, excellent critical and independent thinking skills, full command of disciplinary vocabulary, and a structured, rigorous expository ability, with strong argumentative, reflective, and interdisciplinary connections skills.

Office hours

upon request, on appointment

Sustainable Development Goals

GOOD HEALTH AND WELL-BEING | QUALITY EDUCATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY | SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES | CLIMATE ACTION
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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
Degree Course Type
2-year Master Degreee
Language
English

Staff

    Teacher

  • Luca Beverina
    Luca Beverina

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Manual enrolments
Self enrolment (Student)

Sustainable Development Goals

GOOD HEALTH AND WELL-BEING - Ensure healthy lives and promote well-being for all at all ages
GOOD HEALTH AND WELL-BEING
QUALITY EDUCATION - Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all
QUALITY EDUCATION
AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY - Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all
AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY
SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES - Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable
SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES
CLIMATE ACTION - Take urgent action to combat climate change and its impacts
CLIMATE ACTION

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