Scienze Chimiche

I nanomateriali e le nanoparticelle rappresentano un campo di ricerca e un settore tecnologico in rapida espansione in un'ampia varietà di ambiti applicativi. Questo corso si propone di fornire una descrizione dei nanomateriali inorganici e bio-inorganici, realizzati combinando nanomateriali a base di metalli e ossidi metallici con l'elevata funzionalità e stabilità di biomolecole, come proteine, enzimi, polisaccaridi, acidi nucleici e lipidi, consentendo così di ottenere strutture controllate con precisione nanometrica. Tali nanomateriali trovano applicazione in chimica, ingegneria, diagnostica e medicina. Il corso fornirà allo studente le conoscenze di base nel campo della nanotecnologia e delle sue applicazioni. In particolare, saranno descritti diversi tipi di nanoparticelle e nanomateriali inorganici funzionalizzati, concentrandosi sul loro impiego come catalizzatori, sensori, sonde diagnostiche e quali sistemi per la somministrazione di farmaci.
Conoscenza e capacita' di comprensione: L'obiettivo del corso è quello di fornire conoscenze fondamentali sulla chimica dei nanomateriali inorganici. Agli studenti verranno fornite conoscenze di base sulle proprietà dei materiali su scala nanometrica, con particolare attenzione alla preparazione e caratterizzazione di nanomateriali bioinorganici. Verranno affrontate le interazioni dei nanomateriali con le biomolecole. L'obiettivo finale del corso è quello di fornire le competenze necessarie per identificare criticamente le potenzialità applicative e le possibili criticità dei nanomateriali bioinorganici
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Grazie alle conoscenze acquisite e al costante stimolo alla discussione critica durante il corso, lo studente sarà in grado di acquisire una comprensione approfondita del ruolo dei nanomateriali metallici nello sviluppo della scienza e delle moderne nanotecnologie. Al termine del corso, gli studenti dovranno:
acquisire conoscenze di base sulla preparazione e la funzionalizzazione di diverse tipologie di nanoparticelle e nanomateriali
acquisire conoscenze generali sull'uso delle nanotecnologie in diverse applicazioni
comprendere i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di diverse tipologie di nanoparticelle a seconda dell'applicazione
acquisire il vocabolario tecnico necessario per leggere criticamente articoli di ricerca e presentarli in forma orale e scritta.
Pensiero critico: al termine del corso, lo studente sarà in grado di valutare autonomamente l'importanza dei nanomateriali inorganici e bioinorganici e il loro potenziale applicativo. Abilità comunicative: Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di comunicare le problematiche relative allo studio dei nanomateriali bioinorganici, con la terminologia propria della disciplina e le proprietà del linguaggio.
Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà avere come obiettivi la comprensione autonoma: a) di un testo o di un lavoro scientifico, anche in lingua inglese, che tratti argomenti di interesse dei nanomateriali inorganici e bioinorganici; b) delle potenzialità applicative dei nanomateriali bioinorganici, in modo da potersi interfacciare con le esigenze del mondo dell'industria e della ricerca, in modo interdisciplinare.

Introduzione e storia dei nanomateriali
Cos'è nano e perché è importante
Proprietà dei materiali su scala nanometrica
Tipi di materiali nanostrutturati
Nanomateriali a base metallica
Nanoparticelle a base metallica
Nanoparticelle a base di ossidi metallici
Nanomateriali misti
Nanomateriali a base di solfuri metallici e strutture metallo-organiche (MOF)
Sintesi di nanomateriali a base metallica
Metodi top-down
Metodi bottom-up
Nanomateriali ibridi bio-inorganici
Interazioni tra biomolecole e nanomateriali a base metallica
Strategie di modifica superficiale per migliorare le proprietà delle nanoparticelle a base metallica
Principi di autoassemblaggio: importanza delle interazioni non covalenti e dei monostrati autoassemblati.
Nanoparticelle ibride di diverse forme
Bionanomateriali a base di peptidi
Nanomateriali autoassemblanti bioinspirati
Design di peptidi autoassemblanti
Gel supramolecolari a base di peptidi come materiali funzionali
Applicazioni di nanomateriali ibridi bioinorganici
Biosensoristica.
Catalisi.
Biomedicina, somministrazione di farmaci, agenti di contrasto in MRI.
Ingegneria tissutale.

Ulteriori dettagli circa le modalità di valutazione saranno forniti secondo le Linee guida del PQA in corso di predisposizione.
L’esame prevede la discussione di un elaborato su una classe di nanomateriali scelta dallo studente. Le proprietà dei nanomateriali scelti saranno collegate in maniera critica con quelle delle altre classi di nanomateriali, trattate durante lo svolgimento del corso.

Appunti e diapositive mostrate nel corso della lezioni frontali; articoli scientifici; (resi disponibili sul sito web del docente).
Utili testi di riferimento:
“Bio-inorganic Hybrid Nanomaterials: Strategies, Synthesis, Characterization” by Eduardo Ruiz-Hitzky, Katsuhiko Ariga, Yuri M. Lvov, (Wiley-VCH)
“Peptide Bionanomaterials: From Design to Application”, Mohamed A. Elsawy Ed, Springer.
“Gold Nanoparticles: an Introduction to Synthesis, Properties and Applications”, Valerio Voliani, De Gruyter GmbH Publisher

Obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire le conoscenze sui principali meccanismi che vedono
coinvolte le molecole organiche in relazione ai processi sostenibili con particolare riferimento ai
processi associati alla produzione di energie verdi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve saper inquadrare le problematiche ambientali nell’attuale contesto sociale e
dimostrare di conoscere i principi base dell’economia circolare e le principali tecnologie sostenibili di conversione energetica. Deve dimostrare di conoscere le principali classi di composti organici
e (bio)materiali impiegati in questo contesto, come si sintetizzano, in che modo èpossibile variare
le proprietà chimico-fisiche del materiale attraverso mirate modifiche strutturali, le principali tecniche
di processing dei composti organici impiegate per la fabbricazione di dispositivi tecnologici.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di individuare i materiali organici impiegati
nell’assemblaggio di un dispositivo fotovoltaico organico (OPV) o di un diodo ad emissione di luce
organico (OLED), discuterne le principali proprietà chimico-fisiche ed elettroniche, illustrarne la
sintesi e le tecniche di processing più adatte. Deve inoltre saper illustrare le principali tecniche di
isolamento di materiali organici sostenibili e/o biomateriali e loro applicazioni per le nuove
tecnologie sostenibili.

•Introduzione alle problematiche relative all’ambiente e alla sostenibilità: l’evoluzione delle
fonti energetiche; green economy; economia circolare; energie rinnovabili; le biomasse, le
microalghe (0.5 CFU)
•Energia e sostenibilità: fotosintesi artificiale: Principi base della fotosintesi e approcci alla
fotosintesi artificiale (0.5 CFU)
•Energia e sostenibilità: celle solari; il fotovoltaico; principi base della conversione di energia
solare in elettricità; il fotovoltaico organico; i polimeri semiconduttori: poliacetilene, polianiline,
politiofene; fullerene; celle a singolo strato, celle a doppio strato, bulk heterojunction, celle a
colorante (1.5 CFU)
•Energia e sostenibilità: l’idrogeno: il boom dell’idrogeno; processi industriali per la produzione
di idrogeno "brown"; processi per la produzione di idrogeno "green"; l’elettrolisi; celle
fotoelettrochimiche (1.5 CFU)
•Celle a combustibile: principi di funzionamento e componenti (0.5 CFU)
•Energia e sostenibilità: diodi organici ad emissione di luce: il fenomeno
dell’elettroluminescenza; lo strato emettitore: materiali fluorescenti; lo strato emettitore: materiali
fosforescenti; lo strato emettitore: thermal activated delayed fluorescence (1.5 CFU)

La verifica dell'apprendimento avviene mediante esame orale (oppure esame scritto, ove previsto).
La valutazione della prova terrà conto dei seguenti aspetti:
· conoscenza e capacità di comprensione degli argomenti trattati;
· capacità di applicare le conoscenze acquisite e di collegare in modo critico i contenuti dell'insegnamento;
· autonomia di giudizio, attraverso la capacità di analizzare criticamente le tematiche affrontate e di formulare valutazioni motivate;
· capacità comunicative, con particolare riferimento alla chiarezza espositiva, alla proprietà del linguaggio disciplinare e alla capacità di sostenere e argomentare le proprie affermazioni.
I voti saranno attribuiti secondo i seguenti criteri:
· 18–20: raggiungimento dei risultati di apprendimento minimi (preparazione sufficiente);
· 21–23: preparazione più che sufficiente, con adeguata capacità di applicazione delle conoscenze;
· 24–26: preparazione buona, con capacità di collegamento critico dei contenuti;
· 27–28: preparazione ottima, con padronanza degli argomenti e buona autonomia di giudizio;
· 29–30: pieno raggiungimento dei risultati di apprendimento previsti, con piena padronanza dei contenuti, autonomia critica e proprietà del linguaggio disciplinare;
· 30 e lode: attribuibile allo studente che dimostri un livello di preparazione eccellente, con particolare originalità nell'analisi, maturità critica, capacità di approfondimento autonomo e padronanza espositiva di livello superiore.
Gli studenti con disabilità, disturbi specifici dell'apprendimento (dislessia, disgrafia, disortografia, discalculia) o difficoltà temporanee possono rivolgersi al Centro di Ateneo SInAPSi per concordare, in sede di esame, l'uso di misure dispensative e strumenti compensativi.

Materiale didattico fornito dal docente

Il percorso formativo intende mettere lo studente in condizione di comprendere i principi teorici alla base di proprietà e comportamento della soft matter e dei sistemi colloidali e nanostrutturati, nonché delle principali tecniche sperimentali per la loro caratterizzazione
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve essere in grado di: a) comprendere il comportamento di fase, la stabilità e le principali proprietà della soft matter, b) discutere i fenomeni di autoaggregazione e i principi termodinamici che li determinano; c) discutere i principi teorici alla base delle diverse tecniche di caratterizzazione della soft matter e dei sistemi nanostrutturati
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare: a) di conoscere la teoria DLVO, il doppio-strato elettrico, le forze di van der Waals e le diverse forze statiche per risolvere in autonomia problemi concernenti la stabilità di sistemi colloidali; b) discutere le principali applicazioni della soft matter e dei sistemi nanostrutturati in particolare per quanto riguarda il delivery di principi attivi, c) discutere le proprietà delle interfacce liquide, d) conoscere le informazioni ricavabili, nonché vantaggi e limiti, delle diverse metodologie sperimentali per identificare il miglior approccio volto alla caratterizzazione della soft matter e dei sistemi nanostrutturati

Introduzione alla soft matter: principi e concetti di base. Moto browniano, diffusione e sedimentazione. Stabilità di sistemi colloidali. Forze intermolecolari, sistemi carichi, doppio strato elettrico, potenziale repulsivo elettrostatico, forze di van der Waals, teoria DLVO, il potenziale intermolecolare totale, forze non-DLVO. Interfasi, tensione superficiale, isoterma di adsorbimento di Gibbs, interfacce liquide, interfacce complesse, reologia interfacciale. Surfattanti, autoaggregazione, fasi LLC, vescicole e liposomi, membrane biologiche. Diagrammi di fase. Fenomeni di adesione e bagnatura. Emulsioni, microemulsioni, ATPS ed emulsioni acqua in acqua. Schiume. Gel, idrogel, emulgel, arrested systems, emulsioni Pickering e bijels. Fenomeni di scattering di luce, scattering di luce statico, dinamico ed elettroforetico. Introduzione alle tecniche di scattering neutronico. Lab: determinazione di tensione superficiale ed interfacciale di equilibrio e dinamica mediante metodo della goccia sospesa, reologia dilatazionale, misurazione di angolo di contatto statico e dinamico, DLS ed ELS

L’esame finale mira a verificare i seguenti risultati di apprendimento: conoscenza delle forze statiche in gioco in sistemi colloidali, conoscenza del ruolo dell'entropia nelle proprietà della soft matter, conoscenza delle leggi chimico fisiche alla base di fenomeni di interfase e di autoaggregazione, conoscenza delle proprietà della soft matter e delle interfacce liquide, conoscenza dei principi teorici e delle potenzialità applicative di diverse tecniche sperimentali per la caratterizzazione della soft matter e dei sistemi nanostrutturati

Cosgrove, “Colloid Science - Principles, methods and applications” Lomakin, Teplow, Benedek “Quasielastic light scattering for protein assembly studies” Borsali, Pecora, “Soft-matter Characterization” Hiemenz, “Principles of Colloid and Surface Chemistry” Evans, Wennerstrom, “The Colloidal Domain: Where Physics, Chemistry, Biology, and Technology Meet” Erbil, “Solid and Liquid Interfaces" Materiale fornito dal docente

L’obiettivo formativo èquello di fornire agli studenti conoscenze approfondite sui metodi diffrattometrici per determinare la struttura cristallina delle sostanze e su come interpretare, dal punto di vista chimico, i dati strutturali ottenuti, con particolare attenzione alle relazioni proprietà struttura.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative all'esecuzione di un'analisi strutturale per via diffrattometrica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il percorso formativo èorientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze relative all'analisi strutturale per via diffrattometrica sia nel campo della Ricerca Scientifica che in quello dello sviluppo e trasferimento tecnologico.

Presentazione del corso.
Generalità sulla simmetria. Trasformazioni puntuali in spazi affini euclidei. Formalismo matriciale. Matrice di rotazione e vettore di traslazione. Isometrie. Movimenti. Rotazioni proprie ed improprie. Traslazioni. Simmetria centrale. Punti uniti e loro ricerca. Esempi. Operazioni di simmetria: definizione, notazione, esempi. Teorema del gruppo. Esempi. Costruzione dei gruppi puntuali di simmetria. Gruppi Cnh, Cnv. Costruzione di C2h con relativa tabella di moltiplicazione. Teorema dei gruppi diedri. Gruppi Dnh, Dnd. Costruzione di D2h, D4h e D3d. Tabella di moltiplicazione di D2h. Esempi di simmetria molecolare (acqua, ammoniaca, trifluoruro di boro, ferrocene, benzene, isomeri dell’etano). Gruppi con molteplici assi di ordine elevato. Poliedri regolari, regole di esistenza e classificazione. Gruppi continui di rotazione: molecole lineari. Simmetria traslazionale. Gruppo di traslazione e teorema del reticolo. Reticolo di traslazione, periodi fondamentali. Scelta dei periodi fondamentali. Simmetria rotazionale del reticolo di ripetizione. Teorema degli assi. I sette sistemi cristallini. Subordinazione dei sistemi cristallini. Reticoli primitivi e non. I cinque reticoli piani e i 14 reticoli di Bravais. Proprietà razionali del reticolo di traslazione. Filari, piani reticolari e indici di Miller. La simmetria traslazionale come esempio di ordine a lungo raggio. Possibilità di esistenza di altre forme di ordine a lungo raggio. I quasicristalli. Reticolo composto come prototipo di reticolo cristallino. Relazione tra simmetria del reticolo di ripetizione e del reticolo cristallino. Elementi di simmetria non simmorfi: assi elicogiri e piani glide. Simbologia. Importanza di questi elementi di simmetria nel packing dei composti chimici e confronto con elementi di simmetria senza traslazione: effetti di volume escluso. Il punto di vista di Kitaigorodskii sul packing dei cristalli. La simmetria dei reticoli cristallini rispetto alle direzioni. Derivazione delle 32 classi cristalline. Proprietà fisiche dei cristalli connesse con l’assenza di opportuni elementi di simmetria. Strutture acentriche e polari: piezoelettricità, piroelettricità, generazione di seconda armonica. La simmetria dei cristalli dal punto di vista della posizione degli atomi: i 230 gruppi spaziali. Simbologia dei gruppi spaziali. Derivazione dei gruppi spaziali, con riferimento ai sistemi triclino e monoclino. Costruzione dei gruppi spaziali P1, P-1, P2, P21, C2, Pm, Pc, P21/c, P212121. Uso delle Tabelle Internazionali. Unità asimmetrica, posizioni generali e speciali. Determinazione del numero di molecole contenute nella cella (Z) e nell’unità asimmetrica (Z’). Deduzione di informazioni chimiche dalla sola conoscenza del gruppo spaziale e di Z: il caso del bifenile. 2 Simmetria non cristallografica: il caso del polipropilene isotattico. Strutture con Z’>1. Gruppi spaziali chirali. Frequenza dei gruppi spaziali. La formazione dei cristalli dal punto di vista fisico. La simmetria traslazionale come condizione necessaria per minimizzare l’energia. Minima energia e massima densità. Disordine nei cristalli. Cristalli con entropia residua allo zero assoluto. Previsione delle strutture cristalline. Principi di cristallografia dei polimeri: requisiti per la cristallizzabilità, periodo di identità, conformazioni di catena, principio di equivalenza, parallelismo degli assi di catena, disposizioni permesse degli assi di catena rispetto agli elementi di simmetria cristallografici. Impacchettamenti compatti di sfere. Impacchettamenti ccp, hcp, bcc. Calcolo del coefficiente di impacchettamento. Strutture dei metalli. Calcolo del coefficiente di impacchettamento per l’impacchettamento cubico semplice e per quello del diamante. Dimensioni di cavità tetraedriche, ottaedriche e cubiche. Strutture di semplici composti ionici. Energetica dei cristalli. L’energia reticolare come potenziale chimico di un cristallo. Calcolo dell’energia reticolare. Costante di Madelung, esponente di Born. Determinazione sperimentale dell’energia reticolare mediante ciclo di Born-Haber. Polimorfismo nei cristalli: considerazioni termodinamiche e cinetiche. Curve energia libera/temperatura nel caso del polimorfismo monotropico ed enantiotropico.
Diffrazione dei Raggi X dai cristalli. Introduzione storica: esperimenti di Roentgen, Laue, Bragg. Geometria ed intensità della diffrazione. Scattering classico di un’onda elettromagnetica da una carica libera: la formula di Thomson per la diffusione coerente. Scattering quantistico di un’onda elettromagnetica da una carica libera: la formula di Compton per la diffusione incoerente. Diffusione di onde di elevata frequenza da parte di sistemi di cariche. Applicazione allo scattering dei Raggi X: fattori atomici di scattering. Geometria della diffrazione dei raggi X da un reticolo. Equazioni di Laue. Discussione delle condizioni di Laue in relazione alla misura sperimentale di effetti di diffrazione dai cristalli: metodo del cristallo ruotante/oscillante, metodo di Laue, metodo delle polveri. Derivazione della legge di Bragg dalle equazioni di Laue. Riflessione da piani reticolari. Relazioni tra spacing e costanti reticolari. Indicizzazione dei riflessi. Risoluzione teorica di un esperimento di diffrazione dei raggi X; risoluzione effettiva. Distanze di legame notevoli: legame carbonio-carbonio nel diamante, nella grafite, nelle catene polimetileniche, in alcheni, alchini e nel benzene. Legame C=O in chetoni, esteri e ammidi; legame C-H, legame carbonio-alogeno; legami in composti metallorganici. Reticolo reciproco: introduzione euristica. Sfera di Ewald (o di riflessione) e sfera limite di riflessione. Discussione dei metodi sperimentali di raccolta dei dati di diffrazione in termini di reticolo reciproco e sfera di riflessione. Calcolo degli aspetti geometrici della figura di diffrazione: linee di strato, anelli di Debye-Scherrer, anelli con polarizzazione equatoriale o meridionale. Spettri di fibre orientate; calcolo del periodo di identità ed applicazione alla cristallografia di polimeri. Spettri di fasi liquido-cristalline smettiche e nematiche. Esempi con distribuzione a lezione di fotogrammi R-X. Determinazione accurata di parametri reticolari da dati di diffrazione. Metodo dei minimi quadrati: fit lineare pesato ed applicazione al calcolo dei parametri reticolari. Esempi ed esercizi.
Serie e trasformate di Fourier. Posizione generale del problema. Rappresentazione di una funzione arbitraria per mezzo di funzioni elementari. Serie di Fourier in forma trigonometrica. Condizioni di convergenza puntuale. Esempi. Forma complessa della serie di Fourier. 3 Rappresentazione di una funzione per mezzo di serie di Fourier: il caso di una funzione periodica; il caso di una funzione non periodica su un intervallo limitato. Il caso di una funzione non periodica su un intervallo illimitato: l’integrale di Fourier e la trasformata di Fourier. Sviluppo di funzioni di più variabili. Il reticolo reciproco come conseguenza della sviluppabilità in serie di Fourier delle funzioni del punto del reticolo cristallino.
Rappresentazione di onde mediante esponenziali complessi. Intensità della diffrazione. Ampiezze complesse di struttura e densità elettronica. Espressione delle ampiezze complesse di struttura per un cristallo e per un oggetto non periodico. Il fattore di struttura. Modulo e fase del fattore di struttura. Calcoli con i fattori di struttura: legge di Friedel, centro di simmetria, assenze sistematiche (facce e corpo centrato, piano glide, elicodigira). Determinazione del gruppo spaziale. Effetto del moto termico sull’intensità delle riflessioni. Il fattore di Debye-Waller. Fattore termico isotropo e anisotropo. Effetto del moto termico sulle distanze di legame calcolate.
Sintesi di Fourier della densità elettronica e problema della fase. Forma complessa e trigonometrica della serie di Fourier per la densità elettronica di un cristallo. Il problema della determinazione delle coordinate atomiche in relazione al problema della fase: inversione della trasformata di Fourier e soluzione di un sistema di equazioni trigonometriche. Modello iniziale parziale di struttura. Completamento della struttura con tecniche di Fourier: Fourier diretta e Fourier differenza. Distribuzione a lezione di mappe di densità elettronica.
Raffinamento delle strutture cristalline. Metodo dei minimi quadrati. Caso lineare. Equazioni osservazionali ed equazioni normali. Formulazione matriciale. Caso non lineare. Linearizzazione delle equazioni osservazionali e procedura iterativa. Applicazione al raffinamento di strutture cristalline. Parametri da raffinare: fattore di scala, coordinate atomiche, parametri termici, fattori di occupazione. Sovradeterminazione. Trattamento degli atomi di idrogeno. Indici di disaccordo. Analisi dei risultati. Indici di disaccordo elevati: disordine nei cristalli.
Generazione dei raggi X. Tubo di Coolidge. Spettro continuo di raggi X, effetto fotoelettrico inverso, curve di Ulrey, legge di Duane-Hunt. Radiazioni monocromatiche caratteristiche e legge di Moseley. Assorbimento, monocromatizzazione e collimazione dei raggi X. Scelta della radiazione da usare in un esperimento di diffrazione dei raggi. Metodi di rivelazione: metodi fotografici, metodi con contatore, metodi con rivelatore ad area. Schema di un impianto di generazione di raggi X. Sorgenti non convenzionali: anodo rotante, luce di sincrotrone. Selezione del campione. Metodi per l’ottenimento di cristalli singoli. Selezione e montaggio del cristallo singolo.
Soluzione del problema della fase: metodi di trial and error. Informazioni strutturali deducibili dall’analisi delle intensità. Effetto della disposizione di atomi su piani reticolari. Strutture con stacking. Metalli nobili, alogenuri alcalini: il riflesso 111 in Cu, NaCl e KCl. Strutture con p stacking: il caso della grafite. Le strutture degli idrocarburi aromatici policiclici: contatti faccia faccia e faccia-taglio. Crystal engineering di strutture con p-stacking. Applicazioni dei metodi trial and error al caso dei polimeri: conformazioni di catena.
Soluzione del problema della fase: la funzione di Patterson. Definizione, significato e proprietà di simmetria della funzione di Patterson. Linee e piani di Harker. Calcolo della funzione di Patterson: serie di Patterson in forma trigonometrica e complessa. Determinazione di coordinate atomiche dall’analisi della funzione di Patterson. Metodo dell’atomo pesante. La struttura della penicillina e 4 della vitamina B12. Derivatizzazione di composti organici con atomi pesanti.
Introduzione generale ai metodi diretti. Fattori di struttura in scala assoluta e Wilson plot. Fattori di struttura per atomi puntiformi. Fattori di struttura unitari e normalizzati. Convoluzione di funzioni. Teorema di convoluzione. Condizione di atomicità ed equazione di Sayre. Invarianti e seminvarianti di struttura. Formule probabilistiche per gli invarianti di tripletto. Le formule di Cochran. Formula della tangente di Hauptmann e Karle. Procedure per la determinazione delle fasi. Metodo di multisoluzione. Scelta dei riflessi dell’insieme iniziale: la procedura di convergenza. Metodi con assegnazione casuale delle fasi. Figure di merito.
Risoluzione e raffinamento di una struttura cristallina con l’impiego dei programmi SIR e SHELXL. Visualizzazione di strutture cristalline con i programmi ORTEP e Mercury. Analisi ed interpretazione chimica di dati cristallografici: geometria molecolare, riconoscimento di interazioni intermolecolari; legame di idrogeno e weak H bonding, legame alogeno. Discussione dei dati sperimentali riportati in una pubblicazione scientifica di contenuto cristallografico. Archiviazione di dati cristallografici in linguaggio CIF. Archivi di dati cristallografici.

Il punteggio, in trentesimi, sarà determinato sulla base dei risultati del colloquio orale, che verterà sugli argomenti del corso. Ad ogni modo, questa sezione sarà meglio definita secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Sono disponibili dispense, a cura del docente, su tutti gli argomenti del programma. Le dispense sono contenute nella pagina Teams del corso. In più, lo studente può consultare i seguenti, classici, testi:
M. Bolognesi, A. Coda, C. Giacovazzo, G. Gilli, F. Scordari, D. Viterbo, Introduzione alla Cristallografia Moderna, Edizioni Fratelli Laterza, Bari, 1985.
B. Higman, Applied Group-Theoretic and Matrix Methods, Clarendon Press, Oxford, 1955.
A. I. Kitaigorodskii, Organic Chemical Crystallography, Consultant Bureau, New York, 1961.
M. F. C. Ladd, R. A. Palmer, Structure Determination by X-Ray Crystallography, 3rd Edition, Plenum Press, New York, 1994.
L. D. Landau, E. M. Lifshits, Fisica Statistica, Editori Riuniti, Roma, 1978.
L. D. Landau, E. M. Lifshits, Elettrodinamica dei Mezzi Continui, Editori Riuniti, Roma, 1986.
G. Ya. Liubarskii, Application of Group Theory in Physics, Pergamon Press, Oxford, 1960.
F. M. Richtmeier, E. H. Kennard, J. N. Cooper, Introduction to Modern Physics, Tata McGraw-Hill, New Dehly, 1976.
G. H. Stout, L. H. Jensen, X-ray Structure determination, 2nd Edition, John Wiley &Sons, New York,1989.
H. Weyl, Symmetry, Princeton University Press, Princeton NY, 1952.