METODI INNOVATIVI PER LA PETROGRAFIA APPLICATA

Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze avanzate delle metodologie analitiche innovative per la caratterizzazione dei materiali lapidei naturali ed artificiali e le competenze per elaborare progetti di ricerca mirati allo studio di problematiche di interesse archeologico (archeometria dei materiali), industriale (processi produttivi) ed ambientale (effetti dell’inquinamento sui materiali).

In riferimento ai “Descrittori di Dublino”, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze: Conoscenza e comprensione:

•  Conoscenze approfondite delle più recenti tecniche analitiche per la caratterizzazione petrografica (es. microscopia avanzata, spettroscopie, microanalisi, imaging digitale, tecniche non distruttive) dei materiali geologici e archeologici e comprenderne l'origine e le trasformazioni in contesti naturali e antropici.
•  Comprensione dei principi teorici e delle potenzialità/limiti di ciascuna metodologia.
•  Comprendere i sistemi ambientali, le georisorse e il patrimonio geologico in relazione alla sostenibilità e alle interazioni con le attività antropiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

•  Capacità di selezionare e applicare criticamente tecniche analitiche geochimiche, mineralogiche e petrografiche innovative per caratterizzare composizione, origine e proprietà dei materiali geologici e non in relazione a specifiche problematiche di ricerca o di conservazione.
•  Utilizzo integrato di metodi strumentali e digitali per l’analisi di materiali naturali e artificiali.
•  Sviluppo di competenze operative per la stesura di un progetto di ricerca in petrografia applicata (definizione degli obiettivi, metodologia, piano sperimentale).

Autonomia di giudizio

•  Capacità di assumere decisioni motivate in presenza di problemi complessi e di individuare i metodi più idonei rispetto al problema scientifico o applicativo.
•  Capacità di individuare i metodi più appropriati per parametri e contesti specifici, e di analizzare criticamente, interpretare ed elaborare i dati sperimentali ottenuti da diverse tecniche.

Abilità comunicative

•  Capacità di esporre oralmente con proprietà di linguaggio un argomento scientifico.
•  Capacità di redigere un progetto di ricerca Capacità di apprendimento
•  Capacità di consultare autonomamente banche dati, letteratura scientifica e riferimenti normativi.
•  Acquisizione di competenze di autoapprendimento
•  Sviluppo di competenze di ricerca autonoma e preparazione ad attività di ricerca avanzata o a ulteriori percorsi formativi (dottorato).

L’attività formativa si articola in lezioni frontali (Didattica Erogativa - DE) ed attività interattive (Didattica Interattiva - DI), finalizzate al raggiungimento degli obiettivi formativi dell’insegnamento. Durante le lezioni frontali verranno illustrati i principi teorici e metodologici delle principali tecniche analitiche innovative impiegate, nello studio dei materiali di interesse geologico e archeometrico, nonché i criteri per la scelta e l’applicazione degli strumenti più idonei ai diversi contesti di indagine. Tali attività consentiranno agli studenti di acquisire le conoscenze necessarie per comprendere le proprietà chimiche, mineralogiche e petrografiche dei materiali lapidei naturali e artificiali e per affrontare studi di caratterizzazione, provenienza, conservazione e degrado dei materiali.

La Didattica Interattiva comprende esercitazioni applicative sia in aula attraverso l’ analisi e la discussione di articoli scientifici relativi a casi studio reali, sia attraverso attività pratiche di laboratorio. Tali attività favoriscono l’applicazione delle conoscenze teoriche a contesti reali, lo sviluppo di capacità critiche e l’acquisizione di competenze operative.

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Non ci sono propedeuticità ma sono richieste conoscenze di base di mineralogia e petrografia. Le seguenti conoscenze sono da intendersi come utili ai fini della completa comprensione dell’ insegnamento.

Obbligatoria secondo quanto previsto nel regolamento didattico

Introduzione e richiamo delle principali nozioni di mineralogia petrografia e geochimica

Metodologie analitiche innovative (distruttive, non distruttive, micro-distruttive e non invasive); applicazioni avanzate ai materiali lapidei naturali ed artificiali (rocce, pigmenti, vetri, ceramiche tradizionali ed industriali, malte, intonaci…) e problematiche di interesse archeologico (archeometria dei materiali), industriale (processi produttivi) ed ambientale (effetti dell’inquinamento sui materiali).

Tecniche elementari 

•  Spettrometria di massa a plasma induttivamente accoppiato e ablazione laser (LA-ICP-MS) 
•  Cenni di fluorescenza ai raggi X portatile (pXRF) 
•  Casi studio;

Tecniche molecolari vibrazionali 

•  Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), in riflettanza totale attenuata (ATR) e in riflettanza diffusa (DRIFT) 
•  Spettroscopia Raman e cenni di Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) 
•  Casi studio;

Tecniche microscopiche 

•  Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM)
•  Confronto con Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) 
•  Casi studio;

Tecniche di imaging multispettrale 

• Fluorescenza UV 
• Riflettografia IR 
• Casi studio;

Radiazione di sincrotrone e analisi di immagine 

• Analisi in luce di sincrotrone e microtomografia ai raggi X
•  Tecniche di analisi di immagine 2D e 3D 
• Casi studio;

Altre tecniche basate su radiazione di sincrotrone 

• Diffrazione a Raggi X con radiazione di Sincrotrone (SR-XRD) 
• Spettroscopia di assorbimento X (XAS) 
•  Casi studio;

Tecniche neutroniche

•  Proprietà dei neutroni 
• Neutronografia 
•  Small Angle Neutron Scattering (SANS) e confronto con la Porosimetria a Intrusione di Mercurio (MIP) 
• Diffrazione neutronica a tempo di volo (TOF-ND) e confronto con la Diffrazione a raggi X classica 
• Casi studio;

Tipologie e struttura di un progetto di ricerca con relative esercitazioni anche con l'uso di software specifici relativi alle tecniche utilizzate durante il corso e di fogli di calcolo, propedeutiche alla redazione di un progetto finale.

Dispense del corso e pubblicazioni su riviste scientifiche.

Testo consigliato: Alfredo Castellano, Marco Martini, Emanuela Sibilia. “Elementi di archeometria. Metodi fisici per i beni culturali”, EGEA 2007.

L’apprendimento viene verificato attraverso una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella redazione di un progetto di ricerca su una tematica inerente agli argomenti trattati durante il corso, con particolare riferimento all’applicazione di metodologie con particolare riferimento all’applicazione di metodologie e tecniche innovative per lo studio petrografico dei materiali naturali e dei materiali impiegati nei beni culturali. Lo studente dovrà dimostrare la capacità di individuare un problema scientifico, definire gli obiettivi della ricerca, selezionare le metodologie di analisi più appropriate e interpretare criticamente i risultati attesi.

La prova orale è finalizzata alla discussione critica del progetto di ricerca elaborato dallo studente e all’approfondimento di specifici aspetti teorici e metodologici affrontati durante il corso. La valutazione complessiva terrà conto della capacità di applicare le conoscenze acquisite, della chiarezza espositiva, dell’autonomia di analisi e dell’uso appropriato del linguaggio scientifico della disciplina.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere. A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti)

•  Domande riguardanti il progetto di ricerca presentato.
•  Scelta delle metodologie più idonee per risolvere una data problematica.
•  Distinzione tra tecniche di analisi elementare e tecniche di analisi molecolare.
•  Tipologie di risposte che si possono ottenere con un dato metodo di analisi.
•  Confronto tra i metodi classici e innovativi.