Corso di laurea magistrale in Chimica Clinica Forense e dello Sport

Metodologie Chimico-Fisiche di Investigazione Clinica e Forense

Anno accademico 2012/2013

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Attività di supporto
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Vedere programma e risultati dell'apprendimento

Risultati dell'apprendimento attesi

Risultati di apprendimento previsti e competenze da acquisire:

- Padronanza della conoscenza dei principi fisici e chimico-fisici alla base delle tecniche di microscopia elettronica e di spettroscopia ottica.

- Capacità di interpretare dati ottenuti tramite tali tecniche.

- Capacità di progettare analisi di microscopia elettronica e di spettroscopica ottica di campioni di interesse clinico e/o forense tenendo conto delle specificità degli analiti, delle complessità delle matrici, e del tipo di informazione (ad es. qualitativa e/o quantitativa) richiesta.

- Capacità di integrare l’utilizzo di diverse tecniche di microscopia elettronica e di  spettroscopia ottica per ottenere informazioni complementari sugli analiti.

- Capacità di redigere una relazione scientifica di presentazione e discussione di dati sperimentali.

Attività di supporto

Seminari relativi all'impiego della microscopia elettronica a scansione per lo studio dei residui dello sparo.

Programma

Il corso è costituito da due parti complementari, la prima dedicata  alla microscopia elettronica in trasmissione e a scansione (I semestre) e l’altra alle spettroscopie ottiche (vibrazionale IR e Raman; elettronica; II semestre). Per ciascuna saranno svolte sia lezioni in aula che esercitazioni in laboratorio.

Le lezioni dedicate alle microscopie elettroniche(Prof. Martra) prevedono una parte introduttiva sul concetto di ingrandimento e risoluzione nelle modalità di acquisizione di segnali in trasmissione e in scansione. A seguire, vengono affrontati gli aspetti fisici di base delle proprietà dei fasci di elettroni accelerati e della natura e caratteristiche della loro interazione con la materia. Si passa quindi all’applicazione di queste conoscenze alla formazione dei vari tipi di contrasto, con i relativi contenuti informativi (inclusa l’analisi chimica da raggi X caratteristici), alla base della formazione delle immagini di microscopia elettronica in trasmissione. Parte integrante di questi argomenti sono anche gli aspetti costitutivi e funzionali delle varie parti che compongono un microscopio elettronico in trasmissione (TEM). Segue l’applicazione di queste conoscenze all’analisi (anche con esercitazioni numeriche guidate) di immagini esemplificative di  varie tipologie di materiali, e la presentazione delle metodiche di preparazione dei campioni. La stessa tipologia di percorso conoscitivo viene proposta per la microscopia elettronica a scansione (SEM). Il laboratorio sarà dedicato all’esecuzione (in autonomia) di misure SEM e alla partecipazione ad una sessione di misure TEM. Sono inoltre previsti interventi seminariali su particolari applicazioni dell’analisi SEM in campo forense.

Per quanto riguarda i metodi di spettroscopie ottiche (Prof. Martra: spettroscopie elettroniche; Dr. Bonino: spettroscopie vibrazionali), gli argomenti oggetto delle lezioni frontali riguarderanno aspetti di conoscenza sia dei principi fisici e chimico fisici che sono alla base della progettazione di misure di spettroscopia elettronica (sia di assorbimento che di emissione) e vibrazionale (IR e Raman) e della interpretazione dei risultati, sia dei principi di misura nelle varie modalità utili per lo studio di campioni di interesse clinico o forense (ad es, misure in trasmissione, ATR, riflettanza diffusa, in soluzione e per la parte di fotoluminescenza, misure risolte nel tempo). Nel corso delle lezioni verrà proposta la risoluzione di alcuni esercizi, e saranno presentati e discussi esempi di utilizzo delle spettroscopie ottiche in riferimento a casi di studio tratti dalla letteratura degli ambiti di riferimento. Le esercitazioni in laboratorio (tutors: Bonino, Magnacca, Martra) riguarderanno l’acquisizione di spettri elettronici (sia di assorbimento che di fotoluminescenza) e IR e Raman di campioni solidi e liquidi scelti in modo di dare occasione di utilizzare varie modalità di acquisizione degli spettri e di applicare quanto trattato a lezione per l’interpretazione dei risultati.

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet 

I testi base a cui fare riferimento (estratti saranno resi disponibili dal docente)  sono:

J.M. Chalmers, P.R. Griffihs, Handbook of vibrational specdtroscopy, Wiley, 2002, Vol. 4 e 5;

N.B. Colthup, L.H. Daly, S.E. Wiberley, Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, Academic Press, seconda edizione, 1975;

 C.N.R. Rao, Ultra-Violet and Visible Spectroscopy, Butterworths, terza edizione, 1966;

 J.R. Lakowitz, Principles of fluorescence spectroscopy, Plenum, 2000;

R. Saferstein, Forensic Science Handbook, Prentice Hall, 1993, Vol. 3 

D.B. Williams, C.B. Carter, Transmission Electron Microscopy: a textbook for Materials Science, Springer, 2009

J. Goldstein, Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, Springer, 2003.

Note

L'ESAME si svolge, di norma, come segue: la verifica sulla parte di microscopia elettronica prevede una prova scritta (a domande aperte),  mentre quella sulla parte di spettroscopie ottiche viene sostenuta in forma orale. Ai fini della verifica vengono inoltre valutate le relazioni individuali sulle esperienze di laboratorio (nel caso della microscopia elettronica, comprensiva di un resoconto sui seminari specialistici).

Il voto finale risulterà dalla somma dei seguenti punteggi:

Parte di microscopia elettronica: fino a 12 punti

Parte di spettroscopia ottica: fino a 14 punti

Relazioni di laboratorio: fino a 2 punti per le relazioni per ciascuna parte (fino a 4 punti in totale).

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