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 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

 

Alla fine del corso gli/le student* saranno in grado di

Conoscenza e comprensione

- comprendere i principi del funzionamento delle microscopie elettroniche

- conoscere i principali componenti delle microscopie elettroniche, le loro potenzialità, i limiti e i campi di applicazione

- comprendere e conoscere i principi alla base della spettroscopia elettronica in assorbimento ed emissione

- conoscere e comprendere i principi alla base delle spettroscopie  vibrazionali IR e Raman

- conoscere le principali applicazioni delle spettroscopie ottiche in campo clinico e forense

Applicare conoscenza e comprensione

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

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

- 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

-analizzare ed interpretare dati sperimentali ttenuti con le tecniche di cui sopra

Autonomia di giudizio

- interpretare dati ottenuti tramite tali metodologie

- selezionare la tecnica adeguata al tipo di informazione cercato

- essere consapevoli di potenzialità e limiti delle tecniche

Abilità comunicative

- utilizzare correttamente i termini ed il linguaggio tecnico specifici delle spettroscopie ottiche

- utilizzare correttamente i termini e il linguaggio tecnico specifici delle microscopie elettroniche

- acquisire competenze e strumenti adeguati per l'elaborazione e la presentazione dei dati sperimentali

- saper lavorare in gruppo

Capacità di apprendimento

- sviluppare capacità di apprendimento autonomo e di autovalutazione della propria preparazione, essere in grado di intraprendere percorsi successivi con un elevato grado di autonomia

Le lezioni dedicate alle microscopie elettroniche (prof.ssa Magnacca) 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). L'esercitazione (tutor: prof.sse Magnacca, Bonino) sarà svolto in aula, utilizzando materiale didattico interattivo relativo all'esecuzione di misure SEM e TEM.

Per quanto riguarda i metodi di spettroscopia elettronica e di spettroscopia vibrazionale (prof.sse Berlier e 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 di spettri, 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:  prof.sse Bonino, Berlier) 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.

I semestre, Microscopie Elettroniche (16 ore Magnacca), Spettroscopie Ottiche: (12 ore Berlier) e esercitazione SEM/TEM (12 ore Magnacca e Bonino)

II semestre, Spettroscopie Ottiche:  (8 ore Berlier, 20 ore Bonino) e laboratorio 1 CFU (16 ore Bonino e Berlier). 

Frequenza

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

Il materiale didattico è a disposizione sulla piattaforma Moodle

In presenza, salvo aggiornamenti sui provvedimenti adottati da UniTo reperibili sul portale di Ateneo alla voce "Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo" https://www.unito.it/ateneo/gli-speciali/coronavirus-aggiornamenti-la-comunita-universitaria/disposizioni-chi-studia-e"

In sede di esame verranno valutate le conoscenze acquisite ed il livello della loro comprensione in relazione al programma dell'insegnamento. Rientrano nella valutazione anche conoscenza e comprensione degli 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.

Modalità e forma degli esami

A partire della fine del primo semestre si potrà sostenere l'esonero di microscopia elettronica negli appelli predisposti.

A partire della fine del secondo semestre si potrà sostenere l'esame relativo alle spettroscopie ottiche.

Il voto finale espresso in trentesimi risulta dalla somma dei seguenti punteggi:
- parte di microscopia elettronica: fino a 10 punti
- parte di spettroscopia ottica: fino a 20 punti

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

Gli/le studenti/esse con DSA o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disabilita e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame  (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disturbi-specifici-di-apprendimento-dsa/supporto).