Course Syllabus
Obiettivi
Panoramica del corso
Il corso fornisce un approccio integrato e interdisciplinare alla progettazione e alla sintesi di materiali funzionali. Colmando la chimica organica, inorganica e macromolecolare, il corso fornisce agli studenti un "kit di strumenti sintetici" completo necessario per la moderna scienza dei materiali.
Visione comune
I tre moduli del corso condividono una premessa fondamentale: che la moderna scienza dei materiali richiede un approccio di progettazione strategica. Piuttosto che visualizzare le sostanze chimiche organiche, inorganiche e macromolecolari in modo isolato, questo corso enfatizza la logica sintetica comune che le collega. Gli studenti apprendono ad analizzare le relazioni struttura-proprietà per selezionare i precursori, le reazioni e le condizioni di processo ottimali necessarie per sintetizzare i materiali con proprietà elettroniche, ottiche, termiche e meccaniche su misura. Il corso promuove una mentalità di risoluzione dei problemi, concentrandosi sulla sostenibilità e l'ottimizzazione delle prestazioni in tutte le classi di materiali.
Finalità ed obiettivi
L'obiettivo di questo corso è quello di fornire una conoscenza dettagliata delle metodologie sintetiche per la preparazione di materiali funzionali. Mette in luce gli approcci della chimica verde, la capacità di controllare la gerarchia strutturale e la selezione dei precursori per ottenere le caratteristiche fisico-chimiche desiderate nei sistemi coniugati organici, nei solidi inorganici / ibridi e nelle architetture polimeriche avanzate. L'obiettivo finale dell'approccio multidisciplinare del corso è quello di consentire agli studenti di combinare sinergicamente strumenti e conoscenze dai tre moduli nello sviluppo di nuovi materiali.
Esiti di apprendimento
Al termine del corso, lo studente potrà:
- Conoscenza e comprensione: Padroneggiare i concetti sintetici che regolano la coniugazione, la reattività inorganica a stato solido e l'architettura macromolecolare. Correlare le vie sintetiche con le proprietà dei materiali (termico, ottico, elettrico, meccanico, magnetico).
- Applicare la conoscenza e la comprensione: Selezionare la strategia sintetica più appropriata (funzionalizzazione organica, lavorazione inorganica o sintesi polimerica) per ottimizzare le prestazioni dei materiali per applicazioni specifiche.
- Effettuare giudizi: Esporre strategie sintetiche efficienti per materiali complessi. Proporre strategie di funzionalizzazione o modifica per ottimizzare caratteristiche specifiche basate su un’analisi delle relazioni struttura-proprietà.
- Comunication Skills: Comunicare concetti sintetici complessi chiaramente utilizzando la terminologia specifica della chimica e della scienza dei materiali. Riassumere e criticare la letteratura scientifica / brevettuale con competenza.
- Abilità di apprendimento: Estendere in modo indipendente i concetti appresi a nuovi casi di studio, la gestione della letteratura tecnica e gli strumenti di ricerca per affrontare i problemi al di fuori dell'ambito diretto dell'aula.
Contenuti sintetici
Il programma è organizzato in blocchi tematici integrati che coprono i tre moduli:
- Fondamenti di strategia sintetica:
- Relazioni Struttura-Proprietà-Performanza.
- Principi di coniugazione, aromaticità e legame nei materiali.
- Coordinamento ed equilibri chimici nei sistemi inorganici.
- Metodologie Sintetiche Avanzate:
- Organica: Arilazione, olefinazione e reazioni di funzionalizzazione (Pd/Ni/Cu mediato).
- Inorganica: reazioni allo stato solido, sintesi di solidi da fase gassosa, fuso e soluzione, processi di sol-gel, materiali ibridi e porosi e nanocompositi.
- Macromolecolare: controllo di precisione della composizione della catena, della topologia e della distribuzione del peso molecolare.
- Processo e valutazione delle prestazioni dei materiali:
- Sintesi di film, fibre, materiali porosi e nanocompositi.
- Termoplastici, termoindurenti e polimeri liquido cristallini.
- Tecniche di caratterizzazione (soluzione vs. stato solido).
- Sostenibilità e Innovazione:
- Approcci conformi alla chimica verde.
- Fonti rinnovabili e materiali biodegradabili.
- Ibridi funzionali avanzati.
Programma esteso
I programmi dettagliati sono delineati nel sillabi dei singoli moduli
Prerequisiti
La chimica dei materiali richiede un approccio interdisciplinare che sfrutta la chimica generale e inorganica, organica, macromolecolare e fisica (termodinamica ed equilibri chimici).
È quindi richiesta una base interdisciplinare che comprende:
- Chimica generale e inorganica.
- Chimica Organica.
- Chimica fisica (Termodinamica ed Equilibri chimici).
Modalità didattica
Le lezioni saranno erogate in inglese.
12 lezioni di due ore per ogni modulo (24+24+24 h), in presenza, Didattica Erogativa.
Materiale didattico
I libri di testo e altro materiale didattico sono indicati nel sillabi dei singoli moduli
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Tutto l'anno accademico. I tre moduli didattici sono programmati come di seguito dettagliati:
- Strategie organiche per la sintesi dei materiali (1° semestre)
- Strategie macromolecolari per la sintesi dei materiali (1° semestre)
- Strategie inorganiche per la sintesi dei materiali (2° semestre)
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Il voto finale per "Strategie per la sintesi dei materiali" si basa su una prova orale progettata per valutare le conoscenze in tutti e 3 i moduli del corso, come descritto di seguito.
In alternativa, la prova orale può essere sostituita da tre esami parziali, ciascuno riguardante uno dei tre moduli, da svolgere durante il periodo di erogazione del corso (da novembre a giugno, con 2 sessioni di esame per ogni esame parziale). Una volta che lo studente completa con successo tutti e 3 gli esami parziali, verrà ricavato un punteggio composito come media delle valutazioni e registrato come voto finale nella prima sessione di esame disponibile.
- Esame:
Le valutazioni vengono condotte tramite esami orali durante le sessioni di esame programmate (6 per ogni anno accademico, a partire dalla fine del corso nel mese di giugno).
Durante l'esame, lo studente sarà tenuto a rispondere a ~ 6 domande per una durata di circa 35 minuti. Una di queste domande sarà su un argomento di scelta dello studente. Le domande rimanenti si concentreranno sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali con l'obiettivo di valutare la capacità di riorganizzare i concetti. Le domande copriranno tutti e 3 gli argomenti dei moduli con una media di 2 domande per ogni contenuto del modulo. Gli studenti saranno incoraggiati a pensare al possibile uso delle loro nozioni in esempi / applicazioni pratiche (problem solving) e combinare le conoscenze acquisite dai 3 diversi moduli dove possibile.
Le date saranno in base alla seguente timeline prevista (si prega di fare riferimento al Registro ufficiale Online - Segreterie OnLine per le date ufficiali):
- 1 sessione nel giugno 2027
- 2 sessioni nel luglio 2027
- 1 sessione a settembre 2027
- 1 sessione nel novembre 2027
- 1 sessione a gennaio/febbraio 2028
Gli studenti sono tenuti ad annullare la loro iscrizione al Registro Online - Segreterie OnLine a tempo debito se decidono di non sostenere l'esame o almeno avvisare gli istruttori con 24 ore di anticipo se il termine è trascorso.
- Esami parziali:
Gli studenti che frequentano il corso nell'anno accademico in corso (2026-2027) possono scegliere di iscriversi a sessioni di esami parziali programmate durante l'anno.
Gli esami parziali copriranno il contenuto di singoli moduli (strategie macromolecolari, organiche e inorganiche). Durante l'esame parziale, lo studente sarà tenuto a rispondere a circa 3 domande per una durata di circa 20 minuti. Una di queste domande sarà su un argomento di scelta dello studente. Le domande rimanenti si concentreranno sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali con l'obiettivo di valutare la capacità di riorganizzare i concetti. Gli studenti saranno incoraggiati a pensare al possibile uso delle loro nozioni in esempi / applicazioni pratiche (problem solving).
Nel corso dell’anno saranno programmate due sessioni di esami parziali per ciascuno dei tre moduli del corso. Le date saranno in base alla seguente timeline prevista (si prega di fare riferimento al Registro ufficiale Online - Segreterie OnLine per le date ufficiali):
Strategie macromolecolari per la sintesi dei materiali (Prof. Bracco): 1 sessione nel novembre 2026 + 1 sessione a gennaio 2027
Strategie organiche per la sintesi dei materiali (prof. Sassi): 1 sessione a gennaio 2027 + 1 sessione a febbraio 2027
Strategie inorganiche per la sintesi dei materiali (prof. Di Credico): 2 sessioni a giugno 2027
È disponibile un riassunto grafico schematico di tale timeline qui
L'iscrizione agli esami parziali è disponibile solo per gli studenti che frequentano il corso nell'anno in corso (2026-2027). Se uno studente supera il primo dei due esami parziali relativi a un modulo e accetta il voto non può iscriversi per la seconda sessione programmata.
Agli studenti ** viene richiesto** di annullare la loro iscrizione sul Registro online - Segreterie OnLine a tempo debito se decidono di non sostenere l'esame nella sessione prevista. Come ultima risorsa dovrebbero almeno notificare la loro assenza agli insegnanti almeno il giorno prima.
- Criteri di valutazione
I criteri di valutazione sono i seguenti:
- 18-21 (Sufficiente): Comprensione di base dei concetti; può descrivere correttamente metodi sintetici base ma fatica con la loro selezione/applicazione; limitata capacità di collegare la sintesi a specifiche proprietà dei materiali.
- 22-24 (Buono): Chiara comprensione dei metodi sintetici e delle loro caratteristiche; può selezionare approcci appropriati per i materiali standard; miglioramento dell'uso della terminologia scientifica.
- 25-27 (Molto buono): Forte comprensione autonoma delle strategie sintetiche; efficace nel giustificare le scelte metodologiche; comunicazione fiduciosa di idee complesse e risultati della letteratura.
- 28-30 (Eccellente): Maestria eccezionale; può ideare strategie efficienti per materiali complessi / nuovi; dimostra un pensiero critico sofisticato e la capacità di integrare la conoscenza in un design sintetico coerente.
- 30 Cum Laude se eccellente in tutti e tre i moduli
Orario di ricevimento
Su appuntamento via email con il docente di moduli singoli:
Organic: mauro.sassi@unimib.it
Macromolecular: silvia.bracco@unimib.it
Inorganic: barbara.dicredico@unimib.it
Possono anche essere programmati su richiesta appuntamenti congiunti con i tre docenti per eventuali problematiche generali relative all'intero corso.
Sustainable Development Goals
Aims
Course Overview
This course provides an integrated, interdisciplinary approach to the design and synthesis of functional materials. By bridging organic, inorganic, and macromolecular chemistry, the course equips students with a comprehensive "synthetic toolkit" necessary for modern materials science.
Common Vision
The three modules of this course share a foundational premise: that modern materials science requires a strategic design approach.By integrating organic, inorganic, and macromolecular chemistries, this course emphasizes the unified synthetic logic that connects these disciplines. Students learn to analyze structure-property relationships to select the optimal precursors, reactions, and process conditions required to synthetize materials with tailored electronic, optical, thermal, and mechanical properties. The course fosters a problem-solving mindset, focusing on sustainability and performance optimization across all material classes.
Aims and Objectives
The objective of this course is to provide detailed knowledge of synthetic methodologies for preparing functional materials. It emphasizes green chemistry compliance, the ability to control structural hierarchy, and the selection of precursors to achieve desired physico-chemical characteristics in organic conjugated systems, inorganic/hybrid solids, and advanced polymeric architectures. The ultimate goal of the course's multidisciplinary approach is to enable students to synergistically combine tools and knowledge from the three modules in the development of new materials.
Learning Outcomes
At the end of the course, the student will be able to:
-
Knowledge and Understanding: Master the synthetic concepts governing conjugation, inorganic solid-state reactivity, and macromolecular architecture. Correlate synthetic pathways with material properties (thermal, optical, electrical, mechanical, magnetic).
-
Applying Knowledge and Understanding: Select the most appropriate synthetic strategy (organic functionalization, inorganic processing, or polymer synthesis) to optimize material performance for specific applications.
-
Making Judgments: Devise efficient synthetic strategies for complex materials. Propose functionalization or modification strategies to optimize specific features based on an analysis of structure-property relationships.
-
Communication Skills: Communicate complex synthetic concepts clearly using the specific terminology of chemistry and materials science. Summarize and critique scientific/patent literature with authority.
-
Learning Skills: Independently extend learned concepts to novel case studies, managing technical literature and research tools to address problems outside the direct scope of the classroom.
Contents
The program is organized into integrated thematic blocks that span the three modules:
-
Foundations of Synthetic Strategy
- Structure-Property-Performance relationships.
- Principles of conjugation, aromaticity, and bonding in materials.
- Coordination and chemical equilibria in inorganic systems.
-
Advanced Synthetic Methodologies
- Organic: Arylation, olefination, and functionalization reactions (Pd/Ni/Cu mediated).
- Inorganic: Solid-state reactions, synthesis of solids from the gas phase, melts and solutions, sol-gel processes, hybrid and porous materials, and nanocomposites.
- Macromolecular: Precision control of chain composition, topology, and molecular weight distribution.
-
Materials Processing and Performance
- Synthesis of films, fibers, porous materials, and nanocomposites.
- Thermoplastic, thermosetting, and liquid crystalline polymers.
- Characterization techniques (solution vs. solid state).
-
Sustainability and Innovation
- Green chemistry compliant approaches.
- Renewable sources and biodegradable materials.
- Advanced functional hybrids.
Detailed program
Detailed programs are outlined in the syllabi of the single modules
Prerequisites
Chemistry of materials requires an interdisciplinary approach exploiting general and inorganic, organic, macromolecular and physical chemistry (thermodynamics and chemical equilibria).
An interdisciplinary foundation is thus required, including:
- General and Inorganic Chemistry.
- Organic Chemistry.
- Physical Chemistry (Thermodynamics and Chemical Equilibria).
Teaching form
The lessons will be delivered in English.
12 two-hour lectures for each module (24+24+24), in person, Delivered Didactics.
Textbook and teaching resource
Textbooks and teaching resources are outlined in the syllabi of the single modules
Semester
Whole accademic year. The three teaching modules are scheduled as detailed below:
- Organic Strategies for Materials Synthesis (1st semester)
- Macromolecular Strategies for Materials Synthesis (1st semester)
- Inorganic Strategies for Materials Synthesis (2nd semester)
Assessment method
The final mark for "Strategies for Materials Synthesis" is based on an oral exam designed to assess the knowledge across all 3 course modules, as detailed below.
Alternatively, the oral exam may be replaced by three partial exams, each covering one of the three modules that are carried out during the course timeline (from November to June, with 2 exam sessions for each partial exam). Once the student successfully completes all 3 partial exams a composite score will be derived as the average of the marks and registered as the final mark in the first available exam session.
- Exam:
The assessments are conducted via oral examinations during scheduled exam sessions (6 for each academic year, starting after the end of the course in June).
During the exam, the student will be required to answer ~6 questions over a duration of approximately 35 minutes. One of these questions will be on a topic of the student's choice. The remaining questions will focus on the topics covered during the lectures with the aim to assess the ability to rearrange the concepts. Questions will span all 3 modules topics with an average of 2 questions for each module content. Students will be encouraged to think about the possible use of their notions in practical examples/applications (problem solving) and combine knowledge acquired from the 3 different modules where appropriate.
Dates will be according to the following expected timeline (please refer to the official Online Registry - Segreterie OnLine for official dates):
- 1 session in June 2027
- 2 session in July 2027
- 1 session in September 2027
- 1 session in November 2027
- 1 session in January/February 2028
Students are requested to cancel their enrolment on the Online Registry - Segreterie OnLine in due time if they decide not to take the exam or at least notify the instructors 24 hours in advance if the deadline has passed.
- Partial exams:
Students attending the course in the current academic year (2026-2027) can opt to enroll in partial exam sessions scheduled during the year.
Partial exams will cover the content of single modules (Macromolecular, Organic Strategies, andInorganic). During the partial exam, the student will be required to answer approximately 3 questions over a duration of approximately 20 minutes. One of these questions will be on a topic of the student's choice. The remaining questions will focus on the topics covered during the lectures with the aim to assess the ability to rearrange the concepts. Students will be encouraged to think about the possible use of their notions in practical examples/applications (problem solving).
Two sessions of partial exams will be scheduled during the year for each of the three modules of the course. Dates will be according to the following expected timeline (please refer to the official Online Registry - Segreterie OnLine for official dates):
Macromolecular Strategies for Materials Synthesis (Prof. Bracco): 1 session in Nov 2026 + 1 session in January 2027
Organic Strategies for Materials Synthesis (prof. Sassi): 1 session in January 2027 + 1 session in February 2027
Inorganic Strategies for Materials Synthesis (prof. Di Credico): 2 sessions in June 2027
A schematic graphical summary of such timeline is available here
Enrollment to the partial exams is available only for students attending the course in the current year (2026-2027). If a student passes the first of the two partial exams related to one module and accepts the grade he cannot enroll for the second scheduled session.
Students are requested to cancel their enrollment on the Online Registry - Segreterie OnLine in due time if they decide not to take the exam in the scheduled session. As a last resort they should at least notify their absence to the teachers at least the day before.
- Evaluation Criteria
The evaluation criteria are as follows:
- 18-21 (Sufficient): Basic understanding of concepts; can identify common synthetic methods but struggles with selection/application; limited ability to link synthesis to specific material properties.
- 22-24 (Good): Clear understanding of synthetic methods and their features; can select appropriate approaches for standard materials; improved use of scientific terminology.
- 25-27 (Very Good): Strong, autonomous grasp of synthetic strategies; effective at justifying methodology choices; confident communication of complex ideas and literature findings.
- 28-30 (Excellent): Exceptional mastery; can devise efficient strategies for complex/novel materials; demonstrates sophisticated critical thinking and the ability to integrate knowledge into a coherent synthetic design.
- 30 Cum Laude if excellent in all three modules
Office hours
On appointment by email with the professor of single modules:
Organic: mauro.sassi@unimib.it
Macromolecular: silvia.bracco@unimib.it
Inorganic: barbara.dicredico@unimib.it
Joint appointments can also be scheduled upon request for issue related to the whole course.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Silvia Bracco
-
Barbara Di Credico
-
Mauro Sassi
