Chimica fisica dello stato solido e delle superfici

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Obiettivo dell'insegnamento e' introdurre gli studenti alla Chimica Fisica dello Stato Solido, enfatizzando l'intima interconnessione tra struttura, microstruttura, termodinamica, chimica dei difetti e proprieta' fisiche nei solidi di interesse scientifico e tecnologico. A tal fine, verranno presentati i concetti fondamentali dello stato solido della materia, delle sue proprieta' e delle tecniche sperimentali di indagine utilizzate per determinarle.
Risultati apprendimento attesi
Gli studenti acquisiranno 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 e comprensione delle proprieta' elettroniche e magnetiche dei solidi con particolare attenzione a fenomeni quali la localizzazione elettronica, la superconduzione, e gli ordinamenti collettivi magnetici, elettrici ed elastici.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Il materiale didattico del corso (file PDF commentati) è già caricato sul sito ARIEL dedicato. Tale materiale funge da lezione asincrona.
Durante l'orario di lezione (parte sincrona) verranno chiariti i dubbi degli studenti
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 magneto-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.
Prerequisiti
Nessun prerequisito richiesto. E' consigliabile una conoscenza elementare della simmetria nei solidi, della diffrazione e della struttura a bande sebbene tali argomenti verranno trattati estesamente nel corso. Tali contenuti sono erogati anche in: cristallochimica, strutturistica chimica e/o Chimica Fisica B.
Metodi didattici
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.
Materiale di riferimento
Diapositive fornite dal docente. Inoltre, su indicazione del docente, capitoli selezionati dei seguenti testi:
- "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
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
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.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente: Scavini Marco
Docente/i
Ricevimento:
Dal lunedì al giovedì, ore 9.00-17.00 previo appuntamento via email
Videoconferenza da remoto