Chimica fisica b

Semplici modelli di metalli. Modello di Drude: conducibilità DC e AC, magnetotrasporto e effetto Hall, conducibilità termica, termopotenza. Modello di Sommerfield: sfera di Fermi, densità degli stati; energia, pressione ed entropia del gas quantistico di elettroni liberi. Statistica di Fermi-Dirac: funzione di partizione gran-canonica, funzione di Fermi, espansione di Sommerfield.
Struttura cristallina. Reticoli, vettori di base e celle unitarie. Reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Piani reticolari, indici di Miller. Studio delle strutture cristalline: diffusione Thomson, diffrazione di raggi X, leggi di von Laue e di Bragg, fattore di struttura.
Elettroni in potenziali periodici. Teorema di Bloch, funzioni di Bloch, bande di energia. Metodo tight-binding e applicazione a sistemi modello: catene lineari, materiali bi- e tri- dimensionali. Distorsione di Peirls. Struttura elettronica del grafene: coni di Dirac, fermioni chirali.
Dinamica elettronica semiclassica. Pacchetti d'onda, principio di indeterminazione, equazioni di moto semiclassiche, funzione di distribuzione nello spazio delle fasi. Proprietà fondamentali: inerzia delle bande piene, elettroni e buche, tensore di massa efficace, teoria di Drude-Boltzmann, trasporto DC e AC. Conducibilità ottica. Trasporto diffusivo e trasporto balistico. Sistemi disordinati.
Semiconduttori. Densità di portatori di carica in equilibrio termico, legge di azione di massa, potenziale chimico. Drogaggio di tipo p e drogaggio di tipo n. Semiconduttori eterogenei: giunzione p-n, profilo di potenziale, corrente. Interfacce: semiconduttore/metallo, etero-strutture di semiconduttori, quantum wells. Delta doping e drogaggio remoto. Gas elettronico bidimensionale e gating electrostatico. Superfici e Fermi level pinning.
Fononi. Modi normali, meccanica statistica di oscillatori armonici. Curve di dispersione fononica, fononi acustici e fononi ottici. Capacità termiche fononiche, modello di Einstein e modello di Debye. Conducibilità termica, scattering fonone-fonone.
Diagrammi di Fase: sistemi a uno o due componenti con formazione di composti intermedi e soluzioni solide parziali e complete. Transizioni di Fase dai punti di vista termodinamico e strutturale. Cinetica delle transizioni di Fase.
Difetti e Reattività. Difetti puntuali nei solidi, diffusione di materia e di carica. Mmeccanismi all'origine della reattività in fase solida.
Tecniche di Indagine delle proprietà dei solidi: XRPD, SEM/EMPA, TEM/EELS, AFM, EPR, IS, UV, DSC.