Metodi ottici per le biomolecole

SCHEDA INSEGNAMENTO
INSEGNAMENTO: METODI OTTICI PER LE BIOMOLECOLE
Settore Scientifico - Disciplinare: FIS/03
CFU: 4
Tipologia attività formativa: Affini e integrative
Moduli: NO
Richiami ed approfondimenti di elettromagnetismo.
Campi elettrici e magnetici. Equazioni di Maxwell nel vuoto. Equazione delle onde. Onde elettromagnetiche. Onde piane. Lo
spettro elettromagnetico. Il vettore di Poynting e l’intensità di un’onda. Pressione di radiazione e densità di quantità di moto.
Radiometro di Crookes. Polarizzazione di un’onda: lineare, circolare, ellittica. Polarizzazione per riflessione ed angolo di
Brewster.
Richiami e approfondimenti di Ottica Geometrica.
Riflessione e rifrazione di un’onda: Leggi di Snell. Riflessione totale. Diottro sferico. Lente sottile. Formazione delle
immagini in strumenti ottici semplici e complessi. Microscopio. Prima come elemento dispersivo.
Processi di interazione radiazione-materia.
Aspetto corpuscolare della luce: radiazione di corpo nero ed effetto fotoelettrico. Concetto di fotone. Processi di
assorbimento e di emissione di radiazione elettromagnetica: i coefficienti di Einstein. Legge di Lambert-Beer: assorbanza;
coefficiente di assorbimento; sezione d’urto di assorbimento. Cenni sullo spettro dell’atomo di idrogeno e modello di Bohr. .
Sorgenti laser: cenni.
Introduzione alla spettroscopia molecolare.
Approssimazione di Born-Oppenheimer. Livelli energetici rotazionali per le molecole biatomiche in approssimazione di
rotatore rigido. Livelli energetici vibrazionali per le molecole biatomiche in approssimazione armonica. Regole di selezione
per i numeri quantici rotazionali e vibrazionali per le molecole biatomiche eteronucleari: spettro rotazionale e vibrazionale.
Effetti di anarmonicità. Distorsione centrifuga. Probabilità di transizione e intensità di riga.
Spettroscopia in dicroismo.
Chiralità e sistemi orientati. Spettroscopia in dicroismo lineare: dicroismo lineare ridotto; dicroismo lineare in sistemi
orientati ed angolo magico. Spettroscopia in dicroismo circolare: esempi di spettro-polarimetri; dicroismo circolare in
polipeptidi e proteine.
Manipolazione ottica di biomolecole.
Principio di funzionamento delle pinzette ottiche. Forza di gradiente. Regime di Mie e regime di Rayleigh. Applicazioni alla
biologia
Risultati di apprendimento attesi: la conoscenza dell’ottica geometrica ed ondulatoria, elementi di fisica moderna (atomica
e molecolare).
Modalità di accertamento per l’acquisizione dei risultati di apprendimento: esame scritto e/o orale
DOCENTE TITOLARE: ANTONIO CASTRILLO
CURRICULUM DEL DOCENTE
Antonio Castrillo è nato a Napoli il 30 ottobre 1976. Nel Febbraio 2001 consegue la laurea in Fisica con votazione
110/110 e lode, presso l'Università degli Studi di Napoli Federico II. Vincitore di una borsa di studio del “NASAPlanetary Biology Internship Program”, dell’Università del Massachusetts, nel periodo Luglio 2003 - Settembre 2003, è
ricercatore ospite presso l’AMES Research Center della NASA (California, USA). Nel Marzo 2005 consegue, con
votazione ECCELLENTE, il titolo di Philosophy Doctor (Dottorato di Ricerca) presentando una tesi dal titolo
“Metrology for the environment by means of near-infrared diode laser spectrometry: application to carbon dioxide”. Nei
mesi di Aprile e Maggio 2005 è ricercatore ospite presso l’European Laboratory for Non-linear Spectroscopy (LENS)
(Firenze, Italia). Dall’ottobre del 2008, è entrato nel ruolo dei ricercatori universitari presso la Facoltà di Scienze
MM.FF.NN. della Seconda Università degli Studi di Napoli (SUN), per il settore scientifico disciplinare di Fisica
Sperimentale (FIS/01). Nel corso della sua carriera scientifica Castrillo ha avuto e ha tuttora collaborazioni con
numerosi centri e istituti di ricerca nazionali e stranieri. Attualmente collabora con il Politecnico di Milano
(Dipartimento di Fisica) e l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.RI.M) nell'ambito di un progetto EURAMET
denominato: "Determination of the Boltzmann constant for the redefinition of the Kelvin". Il suo principale campo di
ricerca riguarda la Fisica Molecolare. Si occupa, in particolare, di spettroscopia laser ad elevata risoluzione, sensibilità e
precisione sia per studi di meccanica quantistica molecolare che per esperimenti di metrologia fondamentale. Inoltre, si
interessa di sviluppo, ottimizzazione ed utilizzazione di nuove metodologie spettroscopiche per applicazioni alle scienze
ambientali. E’ autore di più di 35 pubblicazioni a diffusione internazionale su riviste con fattore di impatto.