Corso di Laurea Magistrale in Chimica Clinica Forense e dello Sport

-conoscenza dei fenomeni relativi all’interazione elettroni accelerati-materia
-conoscenza delle caratteristiche e proprietà di campi (magnetici, elettrici) e di onde (in particolare, elettromagnetiche)
-conoscenze di struttura della materia e delle caratteristiche dei legami chimici
-conoscenza dei fenomeni relativi all’interazione radiazione elettromagnetica-materia (in particolare, sistemi molecolari)
-conoscenza della trattazione quanto-meccanica dei fenomeni spettroscopici

Il raggiungimento della finalità principale prevede il perseguimento da parte degli studenti dei seguenti obiettivi:

1. Acquisire una solida padronanza della conoscenza dei principi fisici e chimico-fisici alla base della generazione dei segnali utilizzati in microscopia elettronica e nelle spettroscopie elettroniche e vibrazionali

2. Acquisire le conoscenze e gli elementi tipici di percorsi deduttivi ed indittivi utili per l'interpretazione critica dei risultati

3. conseguire la capacità di progettare analisi di microscopia elettronica e di spettroscopica elettronica e vibrazionale 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

4. conseguire la capacità di integrare l'utilizzo di diverse tecniche di microscopia elettronica e di spettroscopia elettronica e vibrazionale per ottenere informazioni complementari sugli analiti

Fino alla coorte 2016-2017:

5. conseguire la capacità di redigere una relazione scientifica di presentazione e discussione di dati sperimentali

- conoscenza delle principali modalità di preparazione dei campioni per misure di microscopia elettronica (SEM e TEM)

- conoscenza delle modalità di preparazione e manipolazione dei campioni in abbinamento alle diverse modalità di acquisizioni di spettri elettronici o vibrazionali

- capacità di progettare analisi (e quindi individuare la metodologia più adatta) tramite le metodologie indicate 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 interpretare dati ottenuti tramite tali metodologie

Solo per gli studenti fino alla coorte 2016-2017:

- capacità di redigere una relazione scientifica di presentazione e discussione di dati sperimentali

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 (tutor: Martra, Bonino) sarà dedicato all'esecuzione diretta di misure SEM da parte degli studenti e alla partecipazione ad una sessione di misure TEM.

Per quanto riguarda i metodi di spettroscopia elettronica (Prof. Martra) e di spettroscopia vibrazionale (Dr. Bonino) gli argomenti oggetto delle lezioni frontali riguarderanno aspetti di conoscenza dei principi fisici e chimico fisici che sono alla base della progettazione di misure UV-Vis-NIR, sia di assorbimento che di emissione, ed IR e Raman, della interpretazione dei risultati (natura delle transizioni, effetto delle interazioni intra- ed intermolecolari, relazioni tra seganli spettroscopici e struttura molecolare), dei principi di misura nelle varie modalità utili per lo studio di campioni di interesse clinico o forense (spettroscopia elettronica di assorbimento: misure in trasmissione ed in riflettanza diffusa; spettroscopia elettronica in emissione: misure in stato stazionario e risolte nel tempo; spettroscopia IR: misure in trasmissione, ATR, riflettanza diffusa; spettroscopia Raman: misure convenzionali e in modalità confocale). Nel corso delle lezioni verranno svolti esempi di interpretazione dispettri, e saranno presentati e discussi casi di utilizzo delle spettroscopie ottiche in riferimento ad articoli scientifici tratti dalla letteratura degli ambiti di riferimento Le esercitazioni in laboratorio (tutor: Martra, Bonino, Magnacca) 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.

Tipologia Insegnamento 

I semestre, Microscopie Elettroniche: lezione 3CFU (24 ore Martra) e laboratorio 1CFU (16 ore Martra e Bonino)

II semestre, Spettroscopie Ottiche: lezione 4 CFU (16 ore Martra e 16 ore Bonino) e laboratorio 1 CFU (16 ore Martra, Bonino e Magnacca)

Frequenza

Non obbligatoria per le lezioni, obbligatoria per i laboratori. Si veda l'articolo 10 del Regolamento del Corso di Laurea Magistrale

In sede di esame verranno valutate le conoscenze acquisite dallo studente ed il livello della loro comprensione in relazione al programma dell'insegnamento. Rientrano nella valutazione anche conoscenza e comprensione gli aspetti di chimica di base inerenti gli argomenti dell'insegnamento a cui si debba fare riferimento in sede di esame, così come l'utilizzo di un lessico appropriato.

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. Potrà essere oggetto di esame la discussione di dati acquisiti dallo studente nel corso delle esercitazioni in laboratorio.
Il voto finale espresso in trentesimi risulta dalla somma dei seguenti punteggi:
- parte di microscopia elettronica: fino a 14 punti
- parte di spettroscopia ottica: fino a 16 punti

Solo per studenti fino alla coorte 2016-2017:

Ai fini della verifica vengono inoltre valutate le relazioni individuali sulle esperienze di laboratorio.
Il voto finale espresso in trentesimi risulta 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 ciascuna delle due relazioni (fino a 4 punti in totale)

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet.

I testi base a cui fare riferimento (tutti disponibili presso i docenti) sono:

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

J.M. Chalmers, P.R. Griffiths, Handbook of vibrational spectroscopy, 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

J. M. Chalmers, H. G. M. Edwards, M. D. Hargreaves, Infrared and Raman Spectroscopy in Forensic Science, Wiley, 2012

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

N.J. Turro, Modern Molecular Photochemistry, University Science Books, 1991

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

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