Materials science and technology
Il Corso SIMN mira a dare una formazione internazionale e fortemente multidisciplinare a giovani ricercatori nei campi più avanzati della scienza e dell'ingegneria dei materiali innovativi.
Approfondimento
Il Dottorato in Materials Science and Technology (MST) è il terzo livello di formazione in Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l'Ateneo di Padova, e si colloca come ideale prosecuzione delle lauree magistrali in Materials Science e Materials Engineering. Il corso afferisce amministrativamente al Dipartimento di Scienze Chimiche (DiSC), ma si basa su un collegio di docenti provenienti dal Dip. di Fisica e Astronomia (DFA) 3 Dip. di Ingegneria Industriale (DII). Il corso ha un approccio alla formazione altamente multidisciplinare che coniuga conoscenze e competenze di chimica, fisica, e ingegneria, integrandole ed applicandole in specifici ambiti interdisciplinari (nanotecnologie, sensoristica, microelettronica, conversione e immagazzinamento energia, materiali per la salute).
Il corso nasce dalla necessità di formare giovani ricercatori e ricercatrici altamente qualificati/e, in grado di affrontare le sfide scientifiche e tecnologiche poste dal contesto globale, che richiedono competenze avanzate, trasversali e interdisciplinari nello sviluppo di materiali innovativi e nell'applicazione di nuove tecnologie. Il Corso si inserisce in modo coerente all'interno delle priorità strategiche delineate a livello nazionale (Tecnologie abilitanti e Industria 4.0/5.0) ed europeo (Green Deal, EU Circular Economy Action Plan, Mission health e cluster 5 di Horizon Europe) per la ricerca, l'innovazione e la transizione verso modelli produttivi sostenibili e digitali. Le consultazioni con industrie, e centri di ricerca e innovazione tecnologica hanno confermato il bisogno crescente di profili professionali in grado di affrontare in modo integrato lo sviluppo, la caratterizzazione e l'applicazione di materiali e processi innovativi in diversi settori strategici (p. es. energia, produzione sostenibile, micro & smart elettronica).
Obiettivi del corso:
Il Dottorato MST si propone di formare, a livello internazionale, giovani ricercatrici e ricercatori nei settori più avanzati della scienza e della tecnologia dei materiali funzionali innovativi, nonché nello sviluppo di nuovi processi e tecnologie legati all'impiego e all'applicazione dei materiali.
Il percorso formativo comprende lo sviluppo di competenze specifiche quali:
-conoscenze approfondite dei metodi di sintesi e delle tecnologie di processo, fondamentali per la produzione e manipolazione dei materiali;
-uso e perfezionamento di tecniche avanzate di caratterizzazione dei materiali, capaci di fornire informazioni dettagliate su struttura, proprietà e comportamento;
-capacità critica di correlare la struttura dei materiali alle loro proprietà chimico-fisiche, con l'obiettivo di progettare soluzioni mirate e innovative per applicazioni specifiche;
-sviluppo di abilità di modellizzazione computazionale e progettazione di nuovi materiali, integrando teoria e pratica sperimentale.
L'obiettivo formativo del corso risulta molto significativo nell'attuale scenario globale, segnato da sfide tecnologiche complesse che richiedono lo sviluppo di materiali innovativi capaci di fornire risposte concrete a problemi di rilevanza sociale. Queste sfide sono sintetizzate negli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite, che comprendono temi cruciali come l'accesso all'acqua potabile e ai servizi igienici, l'energia pulita e accessibile, l'innovazione in ambito industriale e infrastrutturale, la sostenibilità delle città, il consumo e la produzione responsabili, e il contrasto al cambiamento climatico.
Il dottorato MST inoltre presenta un percorso culturale allineato con le linee guida della ricerca dello sviluppo tecnologico a livello europeo (Green Deal, EU Circular Economy Action Plan, Horizon Europe) e nazionale (SNR 2021-2027), e ha il fine di formare figure chiave che operino nei campi della transizione energetica, ecologica e digitale, dell'economia circolare e della sostenibilità dei processi produttivi, delle tecnologie quantistiche, per la salute, e dell'industria 4.0 e successive.
Gli obiettivi formativi del corso si realizzano attraverso un percorso altamente qualificato e multidisciplinare, mirato a sviluppare una conoscenza integrata e approfondita dei materiali innovativi e delle loro applicazioni in settori strategici come la transizione energetica, la catalisi, la nanofotonica, la micro- e opto-elettronica, la sensoristica, le nanomedicine, la medicina rigenerativa e la microfluidica.
Gli studenti e le studentesse di MST acquisiscono competenze che spaziano dalla formulazione di ipotesi, alla progettazione sperimentale o modellistica, fino all'analisi critica di dati complessi. Ciò è possibile grazie da una parte al percorso di ricerca individuale focalizzato su un argomento innovativo e attuale della scienza dei materiali, e dall'altra grazie a moduli formativi specifici dedicati a tecniche di caratterizzazione avanzata, che integrano diversi elementi di didattica innovativa. Tra questi rientrano l'apprendimento basato su progetti connessi a problemi reali, laboratori pratici intensivi, e percorsi orientati all'elaborazione critica di dati. Inoltre i dottorandi e le dottorande di MST hanno a disposizione ulteriori corsi tecnici dedicati a strumenti tecnici trasversali come programmazione in python, machine learning, elementi di riciclo e economia circolare, e una serie di corsi dedicati all'acquisizione di competenze trasversali, in linea con le sette aree individuate dal European Researcher Development Framework, tra cui: gestione e organizzazione della ricerca; comunicazione scientifica e divulgativa in contesti multidisciplinari e internazionali; lavoro e collaborazione in team imprenditorialità e innovazione.
Le competenze multidisciplinari e trasversali sviluppate durante il corso non solo preparano le dottorande e i dottorandi a 2 condurre ricerca avanzata, ma li rendono anche altamente competitivi e immediatamente spendibili nel mercato del lavoro globale, dove si richiede flessibilità, capacità di lavorare in team internazionali, pensiero critico e abilità di innovazione continua. Questo allineamento con le tendenze del mondo produttivo e della ricerca tecnologica garantisce una solida base per ruoli in università, centri di ricerca e industrie ad alto contenuto tecnologico.
Il Corso si avvale di un'ampia rete di collaborazioni con enti esterni, istituzioni internazionali e realtà industriali, che arricchiscono significativamente l'esperienza formativa. Tra queste:
-enti di ricerca nazionali e internazionali: CNR, INSTM, INFN, CNISM;
-grandi infrastrutture scientifiche: ESRF, SOLEIL (F), DESY (DE), PSI (CH), ELETTRA (I), MAX IV LAB (SE), DIAMOND (UK), CERN (CH), Oak Ridge National Laboratory (US), MBI (Singapore);
-aziende e distretti industriali attivi nei settori dell'energia, della chimica avanzata, dei materiali sostenibili e per la salute.
Attività formative
Il Corso consiste in un triennio di formazione research-based in cui le studentesse e gli studenti affrontano un tema di ricerca innovativo, e una formazione teaching-based fatta sia di corsi avanzati, che includono didattica frontale, attività pratiche in laboratori avanzati e di elaborazione dei dati ottenuti, sia di seminari specialistici. L'ampia offerta formativa del dottorato MST vuole fornire strumenti cognitivi e competenze utili ad affrontare la complessità delle sfide attuali, dalla transizione energetica e digitale, fino alla sostenibilità dei processi produttivi, adottando un approccio critico, flessibile e favorendo una continua contaminazione tra discipline diverse.
Fondamentale nel percorso formativo del corso è lo sviluppo di competenze trasversali e personali, in linea con le sette aree di competenza individuate dal Direttorato europeo per la ricerca e l'innovazione. Queste abilità sono essenziali per supportare le dottorande e i dottorandi nel passaggio dall'ambito accademico a quello del trasferimento tecnologico e industriale, con particolare attenzione alle esigenze del territorio, fatto principalmente di piccole e medie industrie.
I dottorandi e le dottorande affrontano temi di ricerca che riflettono le competenze dei tre Dipartimenti promotori (DiSC, DFA, DII) e del Collegio dei Docenti, composto da esperti in chimica, fisica e ingegneria. Questo contribuisce a creare un ambiente formativo altamente interdisciplinare, in cui convivono e si integrano diversi approcci scientifici e metodologici, arricchendo l'esperienza di studio e ricerca.
Linee di ricerca
I principali temi di ricerca sono:
-materiali nanostrutturati e funzionali;
-Sintesi e caratterizzazione avanzata (ottica, spettroscopica, elettronica, meccanica);
-Fotocatalisi, catalisi e processi sostenibili;
-Dispositivi per l'energia, la sensoristica e l'elettronica;
-Biomateriali, nanomedicina e medicina rigenerativa;
-Microfluidica, fotonica, optoelettronica;
-Modellizzazione computazionale multiscala dei materiali;
-Materiali per l'industria 4.0 e per le tecnologie quantistiche.
Le attività di ricerca dei Dipartimenti sono condotte anche in collaborazione con Enti o Istituti che si occupano di Scienza e tecnologia dei Materiali:
-presso DiSC, DFA e DII sono presenti gruppi di ricerca del CNR;
-presso DFA gruppi afferenti al Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze Fisiche della Materia (CNISM) e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN);
-presso DiSC e DII vari gruppi di ricerca del Consorzio Interuniversitario di Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM).
Il Dottorato MST promuove fortemente l'internazionalizzazione tramite collaborazioni con centri di eccellenza e grandi infrastrutture di ricerca europee e internazionali, e la possibilità di svolgere periodi di ricerca presso enti come sincrotroni e large scale facilities. Inoltre, attraverso la partecipazione a progetti europei, workshop tematici e conferenze, e visite di studio in altre università, i dottorandi sono inseriti in contesti scientifici d'avanguardia altamente collaborativi e diversi, dove sviluppano abilità tecniche avanzate e competenze trasversali.
Profilo professionale
Il Dottorato in Materials Science and Technology (MST) si distingue per la capacità di formare ricercatori e ricercatrici con una preparazione inter- e trans-disciplinare di alto livello, in grado di operare efficacemente sia nel contesto accademico e degli enti di ricerca, sia nel mondo industriale e produttivo. L'integrazione tra competenze scientifiche avanzate, tecniche applicative e abilità trasversali rappresenta uno dei principali punti di forza del percorso formativo, rendendo i dottori e le dottoresse di ricerca MST versatili e impiegabili in diversi ambiti professionali.
Accademia ed enti di ricerca
L'ambiente accademico e i grandi enti di ricerca costituiscono uno sbocco naturale per i dottori e le dottoresse di ricerca MST, che vi accedono con un profilo solido e multidisciplinare. Possono occuparsi di progettazione, sintesi e caratterizzazione di nuovi materiali, nonché di sviluppare metodologie innovative di analisi e modellizzazione. La loro competenza nel comprendere le relazioni tra (nano)struttura e proprietà funzionali consente di affrontare problemi scientifici emergenti e di frontiera, contribuendo all'avanzamento della scienza dei materiali su scala globale.
Sono inoltre in grado di operare in infrastrutture di ricerca avanzate, come laboratori di luce di sincrotrone o centri di sviluppo tecnologico, dove è richiesta una preparazione tecnica e teorica di alto livello e capacità di lavorare in team internazionali e multidisciplinari.
Industria
Nel settore produttivo, il dottorato MST prepara professioniste/i con competenze tecniche approfondite e una visione trasversale, adatte/i a ricoprire ruoli chiave nei reparti R&D di aziende di ogni dimensione. Le dottoresse e dottori di ricerca MST sono figure di riferimento per la progettazione di materiali innovativi, il controllo qualità, la certificazione dei prodotti e la gestione delle materie prime, inclusa la valutazione della sostenibilità e della riciclabilità.
Grazie all'integrazione tra conoscenze scientifiche e visione applicativa, queste/i professioniste/i rappresentano un ponte tra ricerca e innovazione industriale, contribuendo all'aumento del livello di maturità tecnologica (TRL) anche in ambiti produttivi “low tech”.
Rispondono così a una domanda concreta del tessuto industriale: trasformare il know-how scientifico in soluzioni ad alto valore aggiunto.
Un ruolo centrale è svolto anche nelle aziende che sviluppano materiali funzionali avanzati, materiali critici o soluzioni tecnologiche “safe by design”, dove le competenze interdisciplinari del dottorato MST consentono di affrontare problematiche complesse, integrando aspetti chimici, fisici, ingegneristici e ambientali.
Gestione, trasferimento tecnologico e proprietà intellettuale.
Il dottorato MST pone crescente attenzione allo sviluppo di competenze trasversali chiave per la carriera, tra cui gestione della proprietà intellettuale, trasferimento tecnologico, pianificazione e gestione di progetti complessi, comunicazione scientifica e tecnica.
Queste capacità consentono di operare in ruoli di coordinamento, facilitando la collaborazione tra università e industria.
La capacità di comunicare efficacemente i risultati della ricerca, scrivere proposte progettuali e partecipare a bandi nazionali e internazionali è un valore aggiunto sempre più richiesto nel settore pubblico e privato.
Occupabilità e settori di inserimento
A conferma dell'efficacia del percorso formativo, dottoresse e dottori di ricerca MST hanno trovato occupazione in contesti altamente qualificati, in Italia e all'estero, tra cui:
- Università e centri di ricerca pubblici e privati, in attività dalla ricerca di base allo sviluppo pre-industriale;
- Aziende della filiera dell'energia, incluse quelle attive nella transizione energetica e nello sviluppo di materiali per accumulo e conversione energetica;
- Aziende attive nel riciclo e nell'economia circolare, impegnate nella gestione sostenibile dei materiali e nel recupero di risorse da rifiuti industriali e urbani;
- Imprese che sviluppano materiali avanzati per applicazioni in ambito biomedico, edilizio e ambientale.
- Enti e istituti per la certificazione dei materiali e per la gestione della proprietà intellettuale
Questi risultati confermano la coerenza tra progetto formativo e bisogni del mercato del lavoro, nonché l'elevato tasso di occupabilità delle/i dottorande/i MST, sempre più strategici per lo sviluppo tecnologico e sostenibile del Paese.
Contatti
Referente Amministrativo: Anna Menna
Indirizzo: Dip. di Scienze Chimiche, via Marzolo 1, Padova
email: dottorati.chimica@unipd.it
Coordinatore: Stefano Agnoli
Indirizzo: Dip. di Scienze Chimiche, via Marzolo 1, Padova
email: stefano.agnoli@unipd.it
