Dottorato di Ricerca in Scienza e Tecnologia dei Materiali

ORGANI DEL DOTTORATO

Coordinatore Prof. Mauro Riccò

Coordinatore Vicario Prof. Davide Orsi

BERTUCCI Alessandro (UNIPR - SCVSA)
BIANCHI Federica (UNIPR - SCVSA)
BIGI Franca (UNIPR - SCVSA)
CASNATI Alessandro (UNIPR - SCVSA)
DALCANALE Enrico (UNIPR - SCVSA)
MASSERA Chiara (UNIPR - SCVSA)
MEZZADRI Francesco (UNIPR - SCVSA)
ORSI Davide (UNIPR - SMFI)
PAINELLI Anna (UNIPR - SCVSA)
PARISINI Antonella (UNIPR - SMFI)
PINALLI Roberta (UNIPR - SCVSA)
RICCO' Mauro (UNIPR - SMFI)
SECCHI Andrea (UNIPR - SCVSA)
SISSA Cristina (UNIPR - SCVSA)
SOLZI Massimo (UNIPR - SMFI)
ALBERTINI Franca (CNR - IMEM)
LAZZARINI Laura (CNR - IMEM)
SANDRI Monica (CNR - ISSMC)
SCITI Diletta (CNR - ISSMC)
ZAPPETTINI Andrea (CNR - IMEM)

OBIETTIVO DEL DOTTORATO

Il dottorato in Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire ai laureati in Scienze dei Materiali, in Fisica, in Chimica ed in Ingegneria le competenze necessarie a svolgere attività di ricerca ad alta qualificazione scientifica e professionale nell'ambito della scienza e Tecnologia dei Materiali presso Università, enti pubblici o soggetti provati.

AMBITO SCIENTIFICO DI INTERESSE

La Scuola di Dottorato sfrutta le competenze presenti nel Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche e Informatiche e nel Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale dell'Università di Parma, nonché le competenze disponibili presso gli Istituti CNR-IMEM di Parma e all'Istituto CNR-ISTEC di Faenza, in modo da offrire una preparazione di carattere fortemente interdisciplinare.

OBIETTIVI FORMATIVI

Il programma formativo dei dottorandi è studiato per dare un orientamento verso:

la conoscenza dei processi di sintesi e/o crescita e delle relazioni fra la struttura e le proprietà chimico-fisiche dei materiali;
lo sviluppo della capacità di modellizzazione e progettazione di nuovi materiali;
l'acquisizione del controllo delle tecnologie di processo e la conoscenza delle principali tecniche di diagnosi ed analisi.

Queste conoscenze possono essere finalizzate allo studio, allo sviluppo ed all'applicazione di materiali innovativi in una vasta serie di ambiti disciplinari.

LINEE DI RICERCA

Le attività di ricerca svolte all'interno della scuola di dottorato rientrano in due filoni fondamentali:

preparazione di nuovi materiali funzionali in vista di possibili applicazioni in ambito di ricerca e/o industriale. I materiali preparati nei laboratori di supporto al dottorato comprendono sia strutture tradizionali (bulk) che nanostrutture;
caratterizzazione dei materiali con le tecniche diagnostiche disponibili presso le strutture che sostengono il dottorato nell'Università di Parma e presso gli istituto del CNR convenzionati.

Esistono inoltre numerose collaborazioni con altre Università italiane e straniere, con diversi centri di ricerca pubblica e/o industriale ed in particolare presso le cosiddette "grandi macchine" quali i sincrotroni di Trieste e Grenoble.

1. Materiali magnetici

Materiali magnetici nanostrutturati e massivi per applicazioni nel campo della registrazione magnetica ad alta densità, della sensoristica e della refrigerazione magnetica: preparazione e caratterizzazione. Studio dell’influenza delle proprietà morfologiche e della micro- e nano-strutturazione sulle proprietà magnetiche, magnetocaloriche e di magnetotrasporto
Materiali magnetici a dimensionalità ridotta: multistrati magnetici, nano-magneti molecolari

2. Materiali ad alta correlazione elettronica

Superconduttività, magnetismo, materiali multiferroici
Sintesi e caratterizzazioni di materiali metastabili ad alta correlazione elettronica in condizioni di alta pressione (piston-cylinder, multi-anvil, hydrothermal)
Sistemi modello per lo studio dei meccanismi di ordinamento (carica, orbitale, spin)
Correlazione struttura-proprietà

3. Tecniche di nanodiagnostica

Sviluppo di metodologie diagnostiche di tipo analitico, di immagine, litografiche e di manipolazione per lo studio su scala nanometrica delle proprietà strutturali, ottiche, di trasporto, magnetiche e chimiche di materiali per applicazioni nel campo delle nanoscienze

4. Materiali nanostrutturati

Materiali ibridi organico-inorganici nanostrutturati: preparazione, studio e funzionalizzazione. Ottimizzazione delle proprietà funzionali attraverso la realizzazione e la caratterizzazione di prototipi di dispositivi di test
Crescita di strutture nanometriche auto-organizzate monodimensionali per applicazioni (bio-) sensoristiche, fotovoltaiche, optoelettroniche, nano-elettroniche: nanostrutture di ossidi metallici, nanofili di carburo di silicio. Caratterizzazione morfologica, chimica, strutturale, magnetica, ottica ed elettrica
Materiali nanostrutturati a base di carbonio: nanotubi, fullereni e grafeni

5. Dispositivi fotovoltaici innovativi

Dispositivi ottenuti mediante crescita epitassiale e tecniche di deposizione di films sottili: crescita epitassiale di strutture a base di germanio cristallino per generatori termofotovoltaici e per celle fotovoltaiche a giunzione multipla ad alta efficienza. Crescita mediante tecnica di deposizione a fasci di elettroni pulsati di dispositivi a film sottile basati su CuGaInSe. Sviluppo di tecniche basate su fotoluminescenza e microscopia elettronica per la misura dell'efficienza quantica, dei tempi di vita dei portatori e della velocità di ricombinazione superficiale
Tecnologie fotovoltaiche nel campo della microgenerazione distribuita
Celle solari sensibilizzate a coloranti (dye-sensitized solar cells, DSSC): tecniche di deposizione di semiconduttori ceramici nanostrutturati su substrati rigidi e flessibili; nuovi materiali nanostrutturati per anodi, elettroliti e catodi; sistemi di sealing

6. Cristalli massivi di composti semiconduttori (quali CdTe e CdZnTe)

Crescita e caratterizzazione delle proprietà ottiche, elettriche e fotoconduttive
Studio delle proprietà dei contatti elettrici
Preparazione e caratterizzazione di dispositivi prototipi, in particolare per la rivelazione di raggi X

7. Semiconduttori ad ampia banda proibita per applicazioni fotovoltaiche, fotoelettriche e di elettronica di potenza

Deposizione epitassiale (MOVPE) di ossidi semiconduttori (epsilon-Ga2O3) e metodi di drogaggio (tipo n)
Studio dei contatti elettrici in ossidi semiconduttori (epsilon-Ga2O3) as-grown e intenzionalmente drogati
Studio delle proprietà ottiche, elettriche e di trasporto in ossidi semiconduttori as-grown e intenzionalmente drogati (epsilon-Ga2O3 tipo-n)
Studio di film sottili di 4H-SiC, drogati per impiantazione ionica con conducibilità di tipo p ed n, e dispositivi a giunzione
Semiconduttori a coordinazione tetraedrica per applicazioni fotovoltaiche

8. Polimeri autoassemblanti

Design e sintesi di materiali polimerici reversibili la cui formazione/frammentazione sia attivabile via self-assembly bimodale di tipo coordinativo (o H-bonding) e via interazioni host-guest
Studio di proprietà autoriparanti di tali composti e della possibilità di ottenere materiali auxettici, ovvero materiali che presentano la proprietà di espandersi lateralmente sotto stiramento longitudinale (rapporto di Poisson negativo)

9. Sensori integrati su silicio

Sensori integrati di cavitandi chimossalinici/MOS su wafers di Si per il monitoraggio ambientale del benzene
Sensori fluorescenti a riconoscimento molecolare per la rilevazione selettiva di alcoli in miscele complesse
Molecular printboards di cavitandi fosfonati su Si per la rilevazione di proteine

10. Nuovi materiali molecolari supportati (ibridi organici-inorganici) o autoassemblati

Progettazione, sintesi
studio delle proprietà come catalizzatori per processi sintetici eco-compatibili o quali dispositivi supramolecolari per applicazioni nelle nanoscienze e nano(bio)tecnologie

11. Materiali molecolari funzionali

Fenomeni di bistabilità e multistabilità in materiali molecolari: analisi spettroscopica e modellizzazione di sistemi molecolari a trasferimento di carica intra e/o intermolecolare. Interazione elettrone-vibrazione come sorgente di multistabilità. Transizioni di fase, coesistenza di fasi, domini, metastabilità. Transizioni di fase fotoindotte
Materiali molecolari per applicazioni in fotonica ed elettronica. Caratterizzazione spettroscopica e modellizzazione di materiali molecolari funzionali. Interazioni supramolecolari e di intorno. Fenomeni cooperativi e collettivi
Spettroscopia ottica elettronica (assorbimento e fluorescenza) e vibrazionale (micro)IR e micro-Raman anche a bassa temperatura o in cella ad incudine di diamante

12. Biomateriali

Progettazione, sintesi e caratterizzazione di polveri e processi per la produzione di bioceramica e materiali compositi per le seguenti applicazioni: impianti per rigenerazione di ossa, vascolare e di organi molli; ceramiche per protesi; materiali nanocompositi ibridi per la rigenerazione di regioni anatomiche multifunzionali; sistemi per il drug delivery; trasformazioni biomorfe; cementi ossei, applicazioni antibatteriche

13. Materiali ceramici e compositi per l'energia e l'ambiente

Progettazione e ottimizzazione di processi per celle a combustibile ad ossido solido (SOFC) e solid oxide electrolyzer cells (SOEC)
Materiali e membrane di alta temperatura per la cattura del carbonio e la separazione di gas (O2, CO2 e H2)
Sistemi piezoelettrici e multiferroici per l'immagazzinamento e il rilevamento dell'energia
Assorbitori solari ultrarefrattari per impianti CSP.

14. Ceramiche funzionali high tech, industriali, strutturali e funzionali

Strutture, film e superfici con proprietà funzionali: porosità multiscala controllata, superidrofobicità, anticongelamento, anti incrostazione, antibatteriche, autopulenti, foto-catalitiche, etc.
Nanosicurezza: nanostrumenti per la sicurezza e biocatalitici.
Progettazione, sintesi e caratterizzazione di ceramiche strutturali (polveri, monoliti, composite, fibrorinforzate, ...) per applicazioni meccaniche (anti-usura, utensili da taglio, protezioni balistiche), applicazioni ad ultra alta temperatura e in ambiente estremo (sistemi di protezione termica, ceramiche anti-corrosione e resistenti all'ablazione).
Ceramiche trasparenti per laser a stato solido, finestre per la spettroscopia e sensori IR, tecnologia di armatura trasparente
Ceramiche geopolimeriche e chimicamente legate quali filtri, supporti catalitici, scambiatori di calore, pannelli isolanti, e per la valorizzazione dei rifiuti
Pigmenti ceramici e decorazione digitale
Processo tecnologico e processo tecnico, materie prime e riciclaggio dei rifiuti
Archeometria, diagnostica e conservazione: materiali e tecniche innovative

Articolazione del Corso

Il corso di dottorato ha durata triennale.

Il piano degli studi del Corso di Dottorato in Scienza e Tecnologia dei Materiali richiede l’acquisizione di 180 CFU complessivi - 60 CFU annui – che includono attività di ricerca e formazione scientifica e complementare come di seguito specificato:

Attività formativa disciplinare e interdisciplinare;
Attività scientifica di training (partecipazione a convegni, workshop, stage, seminari, summer schools, etc. offerti dal dottorato e/o frequentati in altre sedi italiane e estere; soggiorni di studio all’estero; seminari su come partecipare a bandi di finanziamento per progetti di ricerca (ERC, SIR, PRIN, Horizon 2020); pubblicazioni;
Attività didattica (didattica integrativa svolta dallo/a studente/ssa di dottorato nei corsi dell’Università di Parma, tutorato, esercitazioni, per un max. di 20 ore annuali);
Ricerca (lavoro di tesi).

La corrispondenza ECTS/ORE per le attività formative e scientifiche è indicata nella tabella sottostante:

Attività Formativa	ECTS	ORE
Insegnamenti specifici per il dottorato	1	8
Formazione interdisciplinare (abilità linguistica, informatica, comunicazione scientifica, proprietà intellettuale, scrittura di un progetto, ecc.)	1	Come definito dalla scuola di dottorato che eroga il corso
Scuole	1	8
Insegnamenti mutuati da corsi di laurea magistrale	1	Come definito dal Corso di Laurea di riferimento

Durante il triennio, occorre conseguire almeno 20 crediti ECTS in attività formative, di cui:

almeno 10 in attività formative interdisciplinari così suddivisi: un minimo di 3 ECTS per la frequenza a corsi di “Formazione interdisciplinare” inerenti le soft skills, e 7 ECTS per la frequenza a Scuole e/o Insegnamenti mutuati da corsi di laurea;
almeno 10 in attività formative disciplinari.

OFFERTA FORMATIVA – 40° CICLO (attivata a partire dall’a.a. 2024/25)

I Dottorandi devono conseguire durante il triennio un minimo di 20 CFU di tipologia didattica, suddivisi in almeno 10 CFU di attività formative disciplinari di sede (Tabella A), almeno 3 CFU di attività formative trasversali (Tabella B), oltre ad attività di formazione scientifica di tipo seminariale o congressuale, o di attività didattica acquisita fuori sede (scuole scientifiche). L’acquisizione dei CFU di tipo A e B richiede il superamento di una prova di idoneità attestata dal docente, le rimanenti attività richiedono una attestazione di frequenza rilasciata dagli organizzatori o dal relatore di tesi. I CFU di tipo A possono essere acquisiti anche attraverso corsi disciplinari attivati presso Dottorati affini all’interno dell’Ateneo o mediante training specifico strumentale presso il CIM, previa autorizzazione della Coordinatrice.

I sillabi dei corsi riportati in Tabella A sono consultabili alla pagina Elly del dottorato, dove ci si può registrare per la frequenza. Per informazioni sulle effettive date di svolgimento contattare i docenti.

Attività formative disciplinari di sede - Tabella A

Attività formative trasversali - Tabella B

Dopo l’ammissione al corso, ad ogni studente/ssa è assegnato entro ottobre dal collegio docenti un tutor (e eventuale co-tutor), che fungerà da supervisore della ricerca.

Lo/a studente/ssa discute ad inizio anno con il tutor il piano annuale dell’attività formativa, e quindi il bilanciamento dell’attività scientifica, didattica e di ricerca appropriata per lo svolgimento della tesi nell’anno in corso.

A fine anno, lo/a studente/ssa sottopone all’approvazione del tutor la scheda consuntiva annuale delle attività svolte, inclusiva di un elenco analitico di tali attività, della certificazione delle idoneità conseguite, e di una sintesi sulla attività di ricerca svolta (metodologia, obiettivi, risultati ottenuti, etc). Il tutor ne verifica la coerenza dell’attività annuale svolta con il piano complessivo triennale delle attività formative, di training e di ricerca. Lo/a studente/ssa quindi trasmette al coordinatore del dottorato la scheda consuntiva firmata dal tutor.

Acquisita la scheda consuntiva annuale, il collegio dei docenti effettua, alla fine di ciascun anno, una prova di verifica, in occasione della quale lo/a studente/ssa presenta una relazione sull’attività svolta. Il giudizio d’idoneità del collegio è vincolante per l’ammissione all’anno successivo.

Giudicata idonea la relazione annuale dello/a studente/ssa, il collegio docenti dispone il riconoscimento dei CFU all’attività annuale svolta e la trasmette all’ufficio dottorati.

Il corso di dottorato incoraggia la mobilità internazionale e soggiorni di studio all’estero durante il triennio. L’importo della borsa è maggiorato per l’eventuale soggiorno all’estero per attività di ricerca nella misura del 50% per un periodo complessivamente non superiore a 18 mesi.

Il sito web dei corsi di dottorato dell’Università di Parma, e in particolare il Regolamento dei corsi di Dottorato dell’Università di Parma, contengono informazioni dettagliate sulle modalità per accedere alla mobilità internazionale (compresi il fac-simile di lettera di intenti e del modulo di autorizzazione, che dovrà essere firmato dal Direttore del Dipartimento SCVSA e dal Coordinatore).
È possibile seguire il Corso di Dottorato in co-tutela con un’Università straniera previo accordo con il tutor e il coordinatore e stesura di una convenzione tra le due Università. La co-tutela può essere attivata, previa approvazione del Collegio dei Docenti, a favore di studenti/esse iscritti/e al primo o al secondo anno di corso, al fine di consentire lo svolgimento del programma di ricerca presso entrambi le sedi contraenti.
L’eventuale attività scientifica svolta all’estero in mobilità internazionale viene calcolata fino a un massimo di 5 CFU al mese tra le “attività scientifiche di training”, ed è integrativa rispetto all’attività formativa svolta presso l’Università di Parma.

A decorrere dal secondo anno di corso lo/a studente/ssa ha a disposizione un budget per l’attività di ricerca (partecipazione a convegni/seminari in Italia e all’estero, mobilità per ricerca in archivio, etc) di importo non inferiore al 10% dell'importo della borsa medesima.

COME SI FA A PARTECIPARE

I posti disponibili sono limitati. Per potersi iscrivere al Corso di Dottorato i candidati devono partecipare ad un concorso per titoli ed esami, e presentare domanda secondo le modalità specificate nel bando https://www.unipr.it/dottorati-iscrizione

IN COSA CONSISTE L’ATTIVITA’ DEL DOTTORANDO

Il corso e le borse hanno la durata di triennale. All’inizio del corso, ai dottorandi viene assegnato un tutore che cura la loro formazione dal punto di vista didattico e l’attività di ricerca scientifica.
Il programma formativo prevede per i dottorandi:

attività di ricerca all'interno di uno dei gruppi di ricerca del Dipartimento su specifiche tematiche indicate nel bando di ammissione al Ciclo di Dottorato;
periodi di stage presso gruppi di ricerca esterni, in Italia o all'estero;
una specifica formazione avanzata ed interdisciplinare con:
- corsi di lezioni e seminari all’interno di percorsi didattico-formativi appositamente predisposti,
- scuole nazionali ed internazionali su tematiche attinenti le tematiche di ricerca;
che i risultati delle ricerche siano oggetto di pubblicazione su riviste qualificate o di brevetti;
la possibilità di essere coinvolti in attività di sostegno alla didattica e in attività di divulgazione scientifica e di orientamento.

Strutture a Supporto delle attività dei Dottorandi

Gli studenti di Dottorato, nell'ambito delle loro attività, possono accedere alle seguenti strutture operative e scientifiche qualificate, per garantire svolgimento dell’attività di studio e ricerca