Metodologie analitiche applicate alle geoscienze

a.a. 2016-2017

6CFU (48 lezioni da 2 ore)

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire agli studenti i principi di funzionamento di base e le potenzialità della più importanti e comuni tecniche analitiche utilizzate nelle Scienze della Terra e nelle Scienze dei Materiali, che consentono l'investigazione di materiali e processi geologici e tecnologici dalla scala microsopica a quella macroscopica.

Programma del corso

Il corso è articolato in tre parti nelle quali verranno illustrati i principi di funzionamento, le potenzialità ed i limiti delle diverse strumentazioni e metodi comunemente impiegate nelle scienze della Terra e nelle Scienze dei Materiali. Per ogni tecnica verrà quindi fornita una descrizione della strumentazione e delle sue potenzialità analitiche.

·Nella prima parte del corso verranno approfondite le tecniche che consentono di investigare la struttura cristallina attraverso la diffrazione a cristallo singolo dal punto di vista prettamente strutturale (raggi X, neutroni, sincrotrone); la diffrazione per polveri (raggi X, neutroni, sincrotrone) e la diffrazione elettronica (microscopia elettronica a trasmissione). Diffrazione a raggi X e neutroni verranno anche contestualizzate nell'ambito dell'investigazione di materiali in condizioni non ambientali (eg. Alta pressione ed alta temperatura).

·Nella seconda parte del corso verranno approfondite le tecniche di analisi prettamente chimica e tessiturale (fluorescenza a raggi X, microsonda elettronica in WDS e EDS, microscopia elettronica a scansione).

·Nella terza parte del corso si introdurranno le basi di alcune tecniche di spettroscopia vibrazionale (analisi delle vibrazioni molecolari all'interno di un composto tramite tecniche microRaman e infrarosso) e spettroscopia Mössbauer (tecnica per la determinazione del rapporto Fe3+/Fetot).

Modalità di verifica

La modalità d'esame sarà orale. Agli studenti verrà richiesto di affrontare un una problematica scientifica descrivendo quali siano le tecniche di analisi più adeguate motivandone la scelta.

Materiale didattico e letture consigliate

Dispense e slides fornite dal docente

Letture consigliate:

·Reviews in Mineralogy and Geochemistry:

oMicroscopic to Macroscopic, vol. 14

oTransformation Processes in Minerals, vol. 39

oHigh-Temperature and High-Pressure Crystal Chemistry, vol. 41

oUltrahigh-Pressure Mineralogy: Physics and Chemistry of the Earth's Deep Interior, vol. 37

oPlastic Deformation of Minerals and Rocks, vol. 51

oSpectroscopic Methods in Mineralogy and Geology, vol. 18

oSpectroscopic Methods in Mineralogy and Materials Sciences, vol. 78

·EMU Notes in Mineralogy:

oRaman Spectroscopy Applied to Earth Sciences and Cultural Heritage vol. 12

oMineral behavior at extreme conditions, vol. 7

oSpectroscopic methods in mineralogy, vol. 6

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Analythical Methodologies Applied to Geoscience

a.a. 2016-2017

6CFU (48 classes of 2 hours)

Objectives

The course is aimed to provide the students with the basic principles and potential applications of state of the art scientific analytical techniques commonly used in Earth Sciences and Material Sciences. The entire course will focus on the techniques that allows scientists to investigate material, technological and geological processes from the micro- to the macro- scale.

Program

The course is divided in tree parts in which the various techniques are grouped. During each of the three sections the working principles, the potential applications and the limitations of each instrument and method will be discussed in details.

·Part I: Will focus on the techniques to investigate crystalline structures using single-crystal diffraction (e.g. x-ray, neutron and synchrotron diffraction); powder diffraction (e.g. x-ray, neutron and synchrotron diffraction); and electron diffraction (transmission electron microscopy). All of these techniques will be analyzed also in the context of investigating materials under non-ambient conditions (e.g. Earth's mantle conditions and/or technological materials such as ceramics)

·Part II: Will focus on chemical and textural analyses using X-ray fluorescence, electron microprobe (WDS and EDS), and scanning electron microscopy (SEM)

·Part III: will focus on vibrational spectroscopy techniques such as Raman, infrared and Mossbauer to investigate molecular behavior in compounds, oxidation state, etc...

Exam

The exam will consist on an oral interview where the student will be asked to properly address a scientific problem using some of the analytical techniques described during the course motivating their choice.

Suggested reading

·Reviews in Mineralogy and Geochemistry:

oMicroscopic to Macroscopic, vol. 14

oTransformation Processes in Minerals, vol. 39

oHigh-Temperature and High-Pressure Crystal Chemistry, vol. 41

oUltrahigh-Pressure Mineralogy: Physics and Chemistry of the Earth's Deep Interior, vol. 37

oPlastic Deformation of Minerals and Rocks, vol. 51

oSpectroscopic Methods in Mineralogy and Geology, vol. 18

oSpectroscopic Methods in Mineralogy and Materials Sciences, vol. 78

·EMU Notes in Mineralogy:

oRaman Spectroscopy Applied to Earth Sciences and Cultural Heritage vol. 12

oMineral behavior at extreme conditions, vol. 7

oSpectroscopic methods in mineralogy, vol. 6