Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
PHYSICS
Insegnamento
BIOPHOTONICS
SCP7081799, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
PHYSICS
SC2382, ordinamento 2017/18, A.A. 2018/19
N0
porta questa
pagina con te
Curriculum PHYSICS OF MATTER [002PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese BIOPHOTONICS
Sito della struttura didattica http://physics.scienze.unipd.it/2018/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile FABIO MAMMANO FIS/07

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/01 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2017

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 BIOPHOTONICS 01/10/2018 30/11/2019 MAMMANO FABIO (Presidente)
BORTOLOZZI MARIO (Membro Effettivo)

Syllabus
Prerequisiti: Fisica Biologica
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso ha come scopo quello di fornire conoscenze approfondite di Ottica di Fourier, microscopia in campo chiaro, generazione del contrasto, microscopia di fluorescenza convenzionale e confocale, super-risoluzione, trattamento digitale delle immagini, sonde molecolari e rilevazione di segnali cellulari. Il corso si propone specificamente di far acquisire allo studente la capacità di progettare esperimenti di microscopia ottica per una vasta gamma di potenziali applicazioni biologiche.
Modalita' di esame: L'esame consiste in una prova scritta ed una orale. Lo scritto prevede lo svolgimento di temi su argomenti sviluppati durante il corso. L'orale consiste nella presentazione da parte dello studente di uno o più articoli originali relativi a tecniche di super-risoluzione ottica.
Criteri di valutazione: La valutazione della preparazione dello studente si baserà sulla comprensione degli argomenti svolti, sull'acquisizione dei concetti e delle metodologie proposte e sulla capacità di applicarli in modo autonomo e consapevole.
Contenuti: Fondamenti di ottica. Formalismo matriciale per l’ottica geometrica. Strumenti ottici. Aberrazioni. Analisi di Fourier in due dimensioni. Sistemi lineari invarianti. Funzioni di trasferimento. Teorema del campionamento.
Teoria scalare della diffrazione. Integrali di diffrazione, trasformate di Fourier e principio di Huygens-Fresnel. Spettro angolare delle onde piane. Propagazione di campi e spettri. Propagazione della luce come filtro spaziale lineare.
Approssimazione di Fresnel e di Fraunhofer. Diffrazione di Fraunhofer da aperture rettangolari e circolari. Reticoli di diffrazione.
La lente sottile come trasformazione di fase. Formazione delle immagini come convoluzione. Illuminazione coerente e incoerente. Analisi dei sistemi ottici nello spazio delle frequenze. Funzione di trasferimento di un sistema ottico limitato dai soli effetti della diffrazione. Effetto delle aberrazioni sulla risposta in frequenza. Coma e condizione dei seni di Abbe.
Microscopia in luce trasmessa. Piani coniugati e treni ottici. Illuminazione di Köhler. Teoria di Abbe e potere risolutivo. Generazione del contrasto: contrasto di fase, campo scuro, contrasto interferenziale differenziale.
Microscopia di fluorescenza. Spettri molecolari. Diagramma di Jablonski. Spostamento di Stokes. Tempi di vita e efficienza quantica. Saturazione dello stato eccitato. Struttura del microscopio a fluorescenza convenzionale.
Microscopia confocale. Risposta all’impulso di una lente convergente in tre dimensioni. Risoluzione laterale e risoluzione assiale per imaging incoerente: il limite classico. Sezionamento ottico e ricostruzione volumica. Principi fisici e applicazioni dell’eccitazione a 2 fotoni. Vantaggi e svantaggi dei diversi sistemi confocali.
Microscopia STED e superamento del limite classico: super-risoluzione.
Trattamento digitale delle immagini. Rumore e suo filtraggio digitale. Deconvoluzione. Illuminazione strutturata e super-risoluzione.
Registrazione ottica di variazioni di concentrazione ionica. Sensori ottici di ioni Ca2+, protoni ed altre specie ioniche fisiologicamente rilevanti. Imaging del Ca2+ ad una e due lunghezze d’onda. Controllo locale della concentrazione di Ca2+ ed altre specie molecolari attive mediante fotolisi UV di criptandi fotosensibili. Optochemogenetica. FRET, FLIM, FRAP, TIRFM, dinamica di messaggeri intracellulari. Equazioni di reazione-diffusione, onde calcio.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Appunti di lezione
Testi di riferimento:
  • Born M, Wolf E, Principles of Optics - 7th expanded edition. . Cambridge (U.K.): Cambridge University Press, 1999. ISBN 0521642221 Cerca nel catalogo
  • Tinnefeld P, Eggelin C, Hell S (Editors), Far-Filed Optical Nanoscopy - Springer Series on Fluorescence (Book 14). New York: Springer, 2016. ISBN-13: 978-3662506875 Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing