Fotonica molecolare

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Conoscenze: il corso fornisce concetti avanzati in spettroscopia ottica e in fotonica e multifotonica molecolare, tra cui conoscenze fondamentali approfondite sulle teorie dei trasferimenti di energia e dei trasferimenti di carica, oltre ad un'introduzione a tecniche ed applicazioni avanzate in spettroscopia nonlineare e risolta nel tempo.

Capacità di comprensione: le conoscenze di base acquisite negli anni precedenti relative alla spettoscopia molecolare e alla quanto-meccanica vengono consolidate e messe a frutto per affrontare concetti più avanzati, con apertura sulle tecniche applicative più interessanti e attuali nel campo dei materiali molecolari e della chimica biomolecolare.

Risultati dell'apprendimento

Nozioni approfondite su alcuni processi findamentali nella chimica e fotochimica, tra cui i processi di trasferimento di energia e di carica, e sulle spettroscopie nonlineari, con relative applicazioni.

Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati vengono verificate attraverso un esame orale che viene svolto, per una parte, in maniera classica, e per un'altra parte attraverso la presentazione da parte dello studente di un argomento a piacere tra quelli trattati nel corso o ad esso attinenti.

Note

Martedì 9 Ottobre 2012, ore 9.30, aula F, ci incontriamo per fissare gli orari del corso.

Programma

Trasferimenti di energia
- Meccanismi di Förster e di Dexter
- Applicazioni del FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer): Studio dell'associazione macromolecolare e della distanza intermolecolare; folding delle proteine; energy harvesting; sensing.

Trasferimenti elettronici
Modello di Marcus e applicazioni ai sistemi molecolari

Ottica non-lineare
- Teoria della risposta non-lineare: iperpolarizzabilità ai vari ordini
- Processi al secondo ordine: generazione di seconda armonica e sue applicazioni
- Processi al terzo ordine: scattering Raman e Assorbimento di due fotoni (e loro applicazioni)

Microscopia ottica (anche multifotonica)
- Microscopia confocale
- Imaging ottico multifotonico

Equazioni di Bloch ottiche e Photon Echo

Spettroscopia ottica bidimensionale
- Spettroscopia IR bidimensionale
- Spettroscopia Vis bidimensionale

Testi consigliati e bibliografia

- J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer 2006.
- V. May, O. Kuhn, Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley 2004.
- R. W. Boyd, Nonlinear Optics, Academic Press 2008.
- Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics, Wiley-Interscience 1984.
- P. Hamm and M. Zanni, Concepts and Methods of 2D Infrared Spectroscopy, Cambridge University Press 2011.