Chimica fisica dello stato solido e delle superfici
A.A. 2018/2019
Obiettivi formativi
Obiettivo del corso è introdurre gli studenti alla Chimica Fisica dello Stato Solido, enfatizzando l'intima interconnessione tra struttura, microstruttura, termodinamica, chimica dei difetti e proprietà fisiche nei solidi di interesse scientifico e tecnologico. A tal fine, verranno presentati i concetti fondamentali dello stato solido della materia, delle sue proprietà e delle tecniche sperimentali di indagine utilizzate per determinarle. Gli esempi mostrati riguarderanno materiali magnetoresistivi, ferroici, multiferroici, conduttori ionici e superconduttori.
Risultati apprendimento attesi
Padronanza della simmetria nei solidi e della struttura delle principali famiglie di solidi inorganici. Comprensione della termodinamica dei difetti puntuali ed estesi. Conoscenza delle principali tecniche di indagine strutturale mediante diffrazione ed assorbimento. Comprensione delle proprietà elettroniche e magnetiche dei solidi con particolare attenzione a fenomeni quali la localizzazione elettronica, la superconduzione, e gli ordinamenti collettivi magnetici, elettrici ed elastici.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Struttura dei solidi: simmetrie nei solidi cristallini usando la notazione di Hermann-Mauguin. Gruppi spaziali facendo uso delle Tabelle Internazionali di Cristallografia. Classificazione delle principali famiglie di solidi inorganici. Struttura e termodinamica nei vetri.
Difetti nei solidi: Classificazione dei difetti puntuali nei metalli, semiconduttori e composti cristallini. Loro influenza sulle proprietà fisiche dei solidi (struttura, trasporto di carica, magnetismo). Meccanismi di diffusione atomica. Misure di conducibilità ionica. Introduzione ai difetti mono e bi-dimensionali
Proprietà magnetiche dei solidi: fondamenti di magnetismo, origine atomica del magnetismo, ferromagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo, anisotropia megneto-cristallina, magnetoresistenza ed immagazzinamento dati.
Metodi di indagine della Struttura dei solidi: Ricapitolazione dei concetti fondamentali dell'interazione tra luce e materia e della diffrazione. Cenni di Relatività ristretta. Introduzione alle sorgenti di Luce di Sincrotrone e di neutroni. Applicazione della diffrazione da polveri alla scienza dei materiali. Funzione di distribuzione a coppie. Extended X-ray Absorption Fine Structure.
Elettroni nei solidi: cenni sulla struttura a bande; fenomeni di correlazione elettronica e localizzazione: modello di Hubbard, polaroni, localizzazione tipo Anderson. Materiali magnetoresistivi, e con proprietà ferroiche quali ferro-magnetici, ferro-elettrici e ferro-elastici. Introduzione alla superconduttività ed ai materiali superconduttori.
Difetti nei solidi: Classificazione dei difetti puntuali nei metalli, semiconduttori e composti cristallini. Loro influenza sulle proprietà fisiche dei solidi (struttura, trasporto di carica, magnetismo). Meccanismi di diffusione atomica. Misure di conducibilità ionica. Introduzione ai difetti mono e bi-dimensionali
Proprietà magnetiche dei solidi: fondamenti di magnetismo, origine atomica del magnetismo, ferromagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo, anisotropia megneto-cristallina, magnetoresistenza ed immagazzinamento dati.
Metodi di indagine della Struttura dei solidi: Ricapitolazione dei concetti fondamentali dell'interazione tra luce e materia e della diffrazione. Cenni di Relatività ristretta. Introduzione alle sorgenti di Luce di Sincrotrone e di neutroni. Applicazione della diffrazione da polveri alla scienza dei materiali. Funzione di distribuzione a coppie. Extended X-ray Absorption Fine Structure.
Elettroni nei solidi: cenni sulla struttura a bande; fenomeni di correlazione elettronica e localizzazione: modello di Hubbard, polaroni, localizzazione tipo Anderson. Materiali magnetoresistivi, e con proprietà ferroiche quali ferro-magnetici, ferro-elettrici e ferro-elastici. Introduzione alla superconduttività ed ai materiali superconduttori.
Informazioni sul programma
Modalità di frequenza
Fortemente consigliata
Modalità di erogazione:
Il corso si articola in lezioni frontali e si avvale dell'utilizzo sia di diapositive preventivamente fornite agli studenti sia di trattazioni fatte alla lavagna..
I docenti offrono la massima disponibilità al ricevimento degli studenti, previo appuntamento.
Oltre alle diapositive delle lezioni, materiale ausiliario viene fornito dai docenti su richiesta degli studenti.
Fortemente consigliata
Modalità di erogazione:
Il corso si articola in lezioni frontali e si avvale dell'utilizzo sia di diapositive preventivamente fornite agli studenti sia di trattazioni fatte alla lavagna..
I docenti offrono la massima disponibilità al ricevimento degli studenti, previo appuntamento.
Oltre alle diapositive delle lezioni, materiale ausiliario viene fornito dai docenti su richiesta degli studenti.
Propedeuticità
Conoscenza elementare della simmetria nei solidi, della diffrazione e della struttura a bande Tali contenuti sono erogati estesamente nei corsi di: cristallochimica, strutturistica chimica e/o Chimica Fisica B.
Prerequisiti
Modalità di esame
L'esame consiste in un orale di durata generalmente di 30-40 min., nel quale sono posti diversi quesiti di ampio respiro su argomenti trattati nel corso. Il dialogo tra studente ed esaminatori è importante per valutare la preparazione dell'esaminanda/o.
L'esame consiste in un orale di durata generalmente di 30-40 min., nel quale sono posti diversi quesiti di ampio respiro su argomenti trattati nel corso. Il dialogo tra studente ed esaminatori è importante per valutare la preparazione dell'esaminanda/o.
Materiale di riferimento
- "Solid State Chemistry and its applications", Anthony R. West, Wiley India ed. 2007
- "Magnetic Materials", N. Spaldin, Cambridge University Press, 2006
- "The Electronic Structure and Chemistry of solids" P.A. Cox, Oxford Univ. Press
- "Magnetic Materials", N. Spaldin, Cambridge University Press, 2006
- "The Electronic Structure and Chemistry of solids" P.A. Cox, Oxford Univ. Press
Docente/i
Ricevimento:
Dal lunedì al giovedì, ore 9.00-17.00 previo appuntamento via email
Videoconferenza da remoto o Dipartimento di Chimica, Corpo C, piano terra stanza R020