Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Spazi di Hilbert.Spazi vettoriali dotati di prodotto interno: R_n, C_n, l_2, L_2 [0,1]. Disuguaglianza di Cauchy in R_n, C_n, l_2. Convessita` della funzione esponenziale e disuguaglianza di Holder. Disuguaglianza di Cauchy in L_2.Convergenza in norma e convergenza per coordinate in R_n, C_n, l_2 .Convergenza in norma e convergenza puntuale in L_2 [0,1]. Spazi metrici. Completezza. Separabilita`. Spazi di Hilbert. Continuita` del prodotto interno. Sottospazi di Hilbert. Teorema delle proiezioni. Rappresentazione dei funzionali lineari continui. Sistemi ortonormali. Disuguaglianza di Bessel. Teorema di rappresentazione di Riesz. Formula di Parseval. Trasformazioni lineari tra spazi di Hilbert.Funzioni di variabile complessa: serie di potenze e funzioni olomorfe.Serie di funzioni. Convergenza semplice e uniforme. Serie di potenze. Cerchio di convergenza. Funzioni olomorfe. Esempi: esponenziale, seno e coseno. Proprieta` elementari. Integrazione lungo cammini. Teorema dell’indice. Teorema dei residui. Applicazioni al calcolo di integrali di funzioni di variabile reale. Riflessione totale, fibre ottiche.Serie di potenze nel campo reale. Derivabilita` e integrabilita` termine a termine. Sviluppabilita` in serie di Taylor di funzioni reali di variabile reale. Serie di Fourier. Serie di Fourier sull’intervallo [0,1]. Teorema del Dirichlet. Serie di Fourier dell’onda quadra. Fenomeno di Gibbs. Onde sonore. Spettro elettromagnetico. Serie di Fourier sull’intervallo [0,T]. Trasformata di Fourier. Formula di inversione. Trasformata di Fourier dell’impulso rettangolare. Principio di indeterminazione. Frange di interferenza. Impulso unitario, delta di Dirac e trasformata di Fourier. Teorema di campionamento.Trasformata di Fourier discreta (DFT). Trasformata rapida di Fourier (FFT). Diffrazione all’infinito e il modello matematico di base della cristallografia.

Rudin W., Real and Complex Analysis, 1987, McGraw-Hill, New York
Prestini E., Applicazioni dell’analisi armonica, 1996 Hoepli, Milano
Prestini E., The Evolution of Applied Harmonic Analysis. Models of the Real World, 2016, Birkhauser, New York

Stati fisici ed osservabili in meccanica classica e meccanica quantistica; gli stati quantistici e gli operatori; la rappresentazione delle cordinate e l'uso di basi discrete; le equazioni di Schroedinger e l'equazione di Dirac; distribuzioni di equilibrio e gli ensemble meccanico-statistici; le basi della meccanica statistica di equilibrio; approssimazione Born-Oppenheimer; equazioni del moto e spazio delle fasi; teoria delle perturbazioni e basi della dinamica molecolare; calcoli meccanico-statistici e dinamica molecolare; meccanica statistica di non equilibrio nel regime lineare; trattazione dei processi di assorbimento ed emissione dei fotoni; la teoria del complesso attivato; introduzione ai calcoli misti classico-quantistici

Non ci sono testi consigliati.

Concetti generali.
I complessi dei metalli di transizione. Teorie VB ed MO applicate ai complessi. Complessi organometallici. Regola dei 18 elettroni e sue deroghe. Gli idruri: preparazioni ed uso.I composti carbonilici: preparazioni ed uso. I composti alchilici: preparazioni e reazioni. Le fosfine: uso e caratteristiche. Reazioni di sostituzione di ligando. Addizione ossidativa e meccanismi. Eliminazione riduttiva. Accoppiamento ossidativo ed strusione riduttiva. Inserzioni E1 ed E2. Le eliminazioni alfa, beta, gamma, delta. Addizioni ed eliminazioni nucleofile ed elettrofile. Composti polienici e polienilici.Catalisi omogenea industrialeCatalizzatori solubili ed insolubili. Reazioni organometalliche. Idrogenazione selettiva. Idrogenazione stereoselettiva: meccanismo. Idrosililazione e idrocianazione. Isomerizzazione di alcheni. Polimerizzazione di alcheni. Oligomerizzazione di alcheni. Polimerizzazione ed oligomerizzazione di dieni lineari. Processo water shift gas. Idrocarbonilazione di alcheni. Carbossilazione di Reppe. Carbonilazione di alcooli. processo Monsanto. Idrogenazione di CO. Carbonilazione dell'ammoniaca. Accoppiamento ossidativo di CO. Reazione di Fisher-Tropsch. Processo Wacker. Epossidazione di alcheni. Catalisi eterogena. Adsorbimento e chemisorbimento. Catalisi industriale per la idrogenazione e la sintesi della ammoniaca: meccanismo.

Miessler and Tarr- Chimica Inorganica- Piccin Editore
Atkins , Overton, Rourke, Weller and Armstrong- Chimica Inorganica- Zanichelli Editore

Introduzione alla Chimica Elettroanalitica
Concetti base di elettrochimica, elettrodi, tecniche elettroanalitiche conduttimetriche. Conduttori di I e II specie. Moto delle specie chimiche nei conduttori di II specie. Conduttività specifica e conduttività molare. Misura della resistenza e della conduttività di una soluzione elettrolitica. Elettrodi di riferimento.
Tecniche Elettroanalitiche Voltammetriche e Amperometriche
Cronoamperometria ed equazione di Cottrell. Sensori amperometrici. Fondamenti delle tecniche voltammetriche. Strumentazione. Modelli dell'interfaccia elettrochimica: modello di Helmholtz; modello di Gouy-Chapman-Stern. La velocità del trasferimento elettronico (TE) eterogeneo. Processi elettrochimici reversibili ed irreversibili. Processi anodici e catodici. Equazione di Butler-Volmer: costante eterogenea standard. Sovratensione. Modello di Marcus del TE omogeneo ed eterogeneo. Il trasporto di massa in soluzione. Legge di Fick e soluzione dell'equazione della diffusione in alcuni casi di interesse elettroanalitico. Metodi per il controllo del trasporto di massa.
Polarografia: polarogrammi, elettrodo a goccia mercurio e onda polarografica, equazione di Ilkovic e equazione di Heyrowski-Ilkovic. Vantaggi e svantaggi dei metodi polarografici. Determinazione delle costanti e del numero di complessazione. Voltammetria lineare e ciclica. Analisi qualitativa: sistemi elettrochimicamente reversibili ed irreversibili. Analisi quantitativa: equazione di Randles-Sevcik. Tecniche voltammetriche ad impulso (NPV e NPP, DPV e DPP, SWV). Tecniche di stripping (ASV, CSV, PSA, AdSV). Tecniche di flusso (Rotating disk electrode, Rotating ring disk electrode, celle a flusso).
Applicazioni ed esempi pratici
Biosensori enzimatici, sensori a DNA, mediatori elettrochimici, mediatori diffusionali. Strumenti portatili ed esempi commerciali di sensori elettrochimici. Polimeri conduttori. Elettrodi stampati produzione ed utilizzo. Self Assembled Monolayer. Materiali elettrodici. Grafite, carbon paste, glassy carbon. Sensori monouso per controllo della glicemia. Sensori ad inibizione enzimatica.
Cenni di Spettroscopia di Impedenza elettrochimica
Esperienze di laboratorio
Utilizzo di elettrodi stampati, produzione di elettrodi di riferimento Ag/AgCl, Voltammetria Ciclica, Voltammetria di Stripping Anodico, mediatori elettrochimici per H2O2, sensori a DNA.

Dispense fornite dal docente
J. Wang, “Analytical Electrochemistry”
A.J. Bard, L.R. Faulkner “Electrochemical Methods”

Proprietà strutturali di biopolimeri.
Transizioni helix-coil in polipeptidi ed in proteine.
Modelli di binding: non cooperativo e cooperativo.
Catalisi enzimatica: modelli interpretativi; cinetiche iperboliche; cinetiche sigmoidali.
Approfondimenti: processi diffusivi; stechiometria di binding (Job’s Plot).
Termodinamica dei processi irreversibili: principi generali; relazioni di Onsager; stati stazionari; processi accoppiati; ordine generato da processi lontani dall’equilibrio.

B. Pispisa: Chimica Fisica Biologica, VI Ed., Aracne Editrice
A. Palleschi: Appunti di Chimica Fisica Biologica

Parte generale
1 - Strutture cristalline. Solidi cristallini. Reticoli di Bravais. Indici di Miller. Strutture cristalline dei materiali metallici. Strutture compatte (fcc, hcp). Strutture dei solidi ionici. Strutture di CsCl, NaCl, ZnS, fluorite, titania, spinelli, perovskiti. Difetti. Difetti puntuali. Conducibilità ionica. Elettroliti solidi. Difetti di linea: dislocazioni, vettore di Burgers, sistemi di scorrimento, interazioni tra dislocazioni, interazioni dislocazioni-difetti puntuali. Difetti di superficie: difetti di impilamento (stacking faults), geminazione (twins), bordi di grano, bordi di grano a basso angolo. Difetti di volume: inclusioni, precipitati, porosità.
2 - Proprietà meccaniche dei materiali. Comportamento elastico lineare. Modulo di Young. Coefficiente di Poisson. Curva sforzo-deformazione: snervamento, deformazione plastica, incrudimento, carico di rottura, duttilità. Tenacità. Resilienza. Durezza. Meccanismi di rafforzamento dei materiali metallici. Legge di Hall‐Petch. Fatica. Scorrimento viscoso (creep). Case study: l’evoluzione delle palette di turbina per motori a reazione. Proprietà meccaniche dei materiali ceramici. Frattura fragile. Teoria di Griffith. Comportamento a frattura in termini statistici (Weibull). Materiali polimerici. Polimeri amorfi e semi-cristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Comportamento viscoelastico. Reticolazione. Materiali compositi. Proprietà meccaniche dei compositi. Condizioni di isosforzo e isodeformazione per compositi con fibre continue allineate. Compositi rinforzati con particelle. Cermet. Compositi a matrice metallica (MMC).
Parte specialistica
3 - Processi di sinterizzazione di polveri. Principi fondamentali. Equazione di Laplace. Stadi della sinterizzazione. Evoluzione della microstruttura. Tecniche di misura del grado di avanzamento della sinterizzazione. Additivi di sinterizzazione: principi di funzionamento. Sinterizzazione con fase liquida. Diagramma di German. Processi di sinterizzazione pressure‐assisted (HIP). Case study: la sinterizzazione del carburo di tungsteno cementato (WC‐Co).
4 - Rivestimenti avanzati da fase vapore. Processi di deposizione fisica (PVD): evaporazione, sputtering, magnetron sputtering, processi ad arco, arco filtrato. Processi di deposizione chimica da vapore (CVD). CVD termico, CVD assistito da plasma, Hot Filament CVD. Parametri di processo, microstruttura dei rivestimenti e proprietà. Case study: deposizione di film di diamante micro- e nano-strutturati.
5 - Materiali per celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC) e polimeriche (PEMFC): scelta, proprietà e processing degli elettrodi e dell’elettrolita.

Agli studenti saranno fornite copie dei lucidi proiettati a lezione e articoli di rassegna. Gli studenti possono integrare la preparazione, o approfondire argomenti specifici, mediante la consultazione dei seguenti testi:
Parte generale:
William D. Callister, Jr., “Scienza e Ingegneria dei Materiali. Una Introduzione”; EdiSES, Napoli (2002).
William F. Smith, “Scienza e tecnologia dei materiali”; McGraw-Hill Libri Italia srl, Milano (1995).
Anthony R. West, “Solid State Chemistry and its applications”, John Wiley & Sons, UK (1984).
Parte specialistica:
Randall M. German, “Sintering theory and practice”, John Wiley & Sons, Inc., USA (1996).
Milton Ohring, “Material Science of Thin Films. Deposition and Structure”, Academic Press, San Diego (CA), USA (2002).
Roitan F. Bunshah, “Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings. Science, Technology and Applications”, 2a edizione, Noyes Publications, Westwood (New Jersey), USA (1994).

Il formalismo degli operatori prodotto. Riassunto di meccanica quantistica. Gli operatori di spin. Hamiltoniani di impulsi e delay. Equazione di moto. Rotazioni standard. Esempio di calcolo usando gli operatori prodotto: la sequenza spin echo. Operatore di due spin. Evoluzione durante tempi ed impulsi. Evoluzione durante l’accoppiamento spin-spin.
Esperimenti di correlazione omonucleare basati sulla costante di accoppiamento scalare: COSY e TOCSY. Il trasferimento di magnetizzazione tramite la costante di accoppiamento: analisi di operatore prodotto. L’esperimento bidimensionale. L’esperimento COSY. Problemi legati all’esperimento COSY. Esperimento COSY a filtro quantico doppio (DQF-COSY). Termini di quanto multiplo. Operatori di rotazione. Calcolo dell’ordine della coerenza. Evoluzione dei termini a multiple quantum. Descrizione dell’esperimento DQF-COSY. Esperimento TOCSY: principio e applicazione.
Esperimenti di correlazione omonucleare basati sull’accoppiamento dipolare: NOESY e ROESY. L’effetto nucleare Overhauser (NOE). Diagrammi di energia per un sistema a due spin. L’origine del NOE. Il caso del sistema a due spin. La natura del rilassamento. Funzioni di correlazione e densità spettrale. Velocità di transizione e densità spettrale e tempo di correlazione. Dipendenza del NOE con il tempo di correlazione. NOE stato stazionario. Spettroscopia differenza. Spin diffusion. NOE transiente. L’esperimento NOESY. L’uso dello spin lock. Esperimento ROESY. Esempi ed applicazioni.
Esperimenti di correlazioni eteronucleari. La sequenza DEPT: analisi con gli operatori prodotto. Gli spin echo per il caso eteronucleari: analisi. L’esperimento HSC a partire dal COSY omonucleare. Esperimenti con rilevamento diretto o indiretto: vantaggi e svantaggi. Gli esperimenti HSQC e HMQC. Uso dei gradienti per la selezione di coerenza. L’esperimento HMBC.
NMR di biomolecole. Confronto tra NMR e cristallografia di raggi X. Introduzione alla marcatura isotopica di proteine per NMR. Assegnazione di biomolecole: esperimenti 2D e 3D. Determinazione della struttura molecolare con dati NMR. Studio della dinamica in soluzione tramite esperimenti di rilassamento.
Esempi di risoluzione strutturale utilizzando dati di NMR bidimensionale omo- ed eteronucleare.

Understanding NMR Spectroscopy, James Keeler, Wiley
Spin dynamics, Basics of Nuclear Magnetic Resonance, Malcolm H. Levitt, Wiley
Materiale fornito dal docente

Metodi per la generazione, rilevazione e studio della reattività delle diverse classi di intemedi reattivi.
Carbocationi, carbanioni, radicali, radicali ioni, carbeni e nitreni

-Francis A.Carey, Richard J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part A: Structure and Mechanisms, Fifth Edition, Springer
-Shankar Singh, M. Reactive Intermediates in Organic Chemistry: Structure, Mechanism, and Reactions, Wiley-VCH, 2014
-Andrew F. Parsons, An Introduction to Free radical Chemistry, Blackwell Science, 2000
-Angelo Albini, Maurizio Fagnoni, Photochemically-generated Intermediates in Synthesis, John Wiley & Sons, 2013
-Esempi dalla letteratura recente

Knowledge of the principal classes of organic reactive intermediates. Generation, reactivity and synthetic applications.
Metodi per la generazione, rilevazione e studio della reattività delle diverse classi di intemedi reattivi.
Carbocationi, carbanioni, radicali, radicali ioni, carbeni e nitreni.

Francis A.Carey, Richard J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part A: Structure and Mechanisms, Fifth Edition, Springer
Shankar Singh, M. Reactive Intermediates in Organic Chemistry: Structure, Mechanism, and Reactions, Wiley-VCH, 2014
Andrew F. Parsons, An Introduction to Free radical Chemistry, Blackwell Science, 2000
Angelo Albini, Maurizio Fagnoni, Photochemically-generated Intermediates in Synthesis, John Wiley & Sons, 2013
Esempi dalla letteratura recente.

Identificazione di un target farmacologico all’interno di un area terapeutica. Metodi di identificazione di hit compounds e saggi primari. Crezione di un screening funnel. Saggi secondari ortogonali e biomarcatori.Introduzione alla Chimica Medicinale. I problemi della chimica medicinale: soluzioni. Case studies: sviluppo di un farmaco anti-HIV basato su un nuovo meccanismo: ISENTRESS. La proteasi NS3 del HCV: da un target non conveniente all’efficacia clinica.Peptidi naturali. Sviluppo di nuovi candidati peptidici. Metodi sintetici e di caratterizzazione di peptidi. Peptidi ad attività biologica. Sviluppo di peptidi terapeutici. Esempi di farmaci peptidici.Introduzione alla ricerca farmaceutica. Farmacocinetica. Metodi in DMPK. Metabolismo dei farmaci ed escrezione. Fattori che alterano il metabolismo dei farmaci e l’assorbimento. Ruolo del metabolismo nella tossicità dei farmaci.Metabolomica. Tecniche e concetti. Acquisizione di dati e assegnazione di metaboliti. Elementi di analisi multivariata: PCA, PLS, PLS-DA. Scoring e loading plots. La metabolomica nel drug discovery. Ricerca di biomarcatori tramite profile metabolici.

Materiale fornito dal docente

I problemi delle analisi dei campioni clinici.
Sangue: prelievo e conservazione, composizione. Bilancio acido-base. Bilancio idrico e misura di elettroliti. Analisi dei gas disciolti.
Metodi Elettrochimici: applicazione di elettrodi ionoselettivi (pH, Na, K, CO2) nelle analisi cliniche. Amperometria (Sensori ad O2 e CO2)
Spettrofotometria di assorbimento ed emissione: esempi di determinazione di analiti di interesse clinico.
Analisi per la funzione gastrica e pancreatica. Analisi di carboidrati. Biosensori.
Analisi per la funzione epatica. Analisi di proteine. Metabolismo ed analisi del pigmento biliare.
Analisi Enzimatica. Cinetica enzimatica, effettori ed inibitori enzimatici. Specificità enzimatica e classificazione. Metodi e test enzimatici semplici ed accoppiati. Misurazione dell’attività enzimatica per via spettrofotometrica: test accoppiati. Esempi di determinazione di analiti di interesse clinico.
Tecniche separative in campo clinico: Elettroforesi. HPLC
Analisi di lipidi.
Analisi per la funzione renale. Tests di Clearance. Analisi dell’urina.
Immunochimica. Antigeni, Anticorpi. Immunodiffusione. Immunoelettroforesi. ELISA.
Statistica. Attendibilità delle analisi. Limiti di confidenza e Valori normali. Controllo di qualità. Controllo degli strumenti e delle soluzioni
Tecniche di biologia molecolare: PCR
Automazione in Chimica Clinica.

l. Spandrio: Manuale di laboratorio, vol. 1, Ed. PICCIN
N.W. Tiez: Principi di chimica clinica, ed. PICCIN

Introduzione al corso. Elementi di meccanica quantistica e di meccanica statistica di sistemi nanometrici. Chimica delle nanostrutture: approccio bottom-up e self-assembly. Chimica supramolecolare. Processi di trasferimento di carica. Elettronica molecolare.
Tecniche sperimentali per lo studio dei sistemi nanometrici.
Microscopia elettronica SEM/ TEM. Scattering elastico/anelastico, spettroscopia a raggi X e ad elettroni.
Principi della microscopia ad effetto tunnel (STM). Il Microscopio a Scansione Tunnel (STM). Microscopia a scansione di forza (AFM).
Nuovi materiali del carbonio. Caratteristiche Fisiche, proprietà elettroniche, Metodi di sintesi, alcune applicazioni.
Nanoparticelle di semiconduttori o metalli, proprietà opto-elettroniche e applicazioni.

Introduction to Nanoscience
S.M. Lindsay
Oxford University Press

Introduzione al corso. Elementi di meccanica quantistica e di meccanica statistica di sistemi nanometrici. Chimica delle nanostrutture: approccio bottom-up e self-assembly. Chimica supramolecolare. Processi di trasferimento di carica. Elettronica molecolare.
Tecniche sperimentali per lo studio dei sistemi nanometrici.
Microscopia elettronica SEM/ TEM. Scattering elastico/anelastico, spettroscopia a raggi X e ad elettroni.
Principi della microscopia ad effetto tunnel (STM). Il Microscopio a Scansione Tunnel (STM). Microscopia a scansione di forza (AFM).
Nuovi materiali del carbonio. Caratteristiche Fisiche, proprietà elettroniche, Metodi di sintesi, alcune applicazioni.
Nanoparticelle di semiconduttori o metalli, proprietà opto-elettroniche e applicazioni.

Introduction to Nanoscience
S.M. Lindsay
Oxford University Press

Introduzione al corso. Definizioni ed esempi di selettività. Metodi per controllare l’enantioselezione. Reazioni stereoselettive del carbonile e di alcheni. Risoluzione cinetica e risoluzione cinetica dinamica. Biocatalisi. Organocatalisi. Sintesi Asimmetrica Industriale. Principi della catalisi metallica in processi selettivi.
Esempi di processi enantioselettivi metallo calizzati:
Reazioni di idroformilazione, idrogenazione, diidrossilazione, ossidazione, aziridinazione

Materiale fornito dal docente