Proprietà elettroniche dei materiali avanzati
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
Obiettivo dell'insegnamento è introdurre gli studenti alle proprietà elettroniche dei Materiali avanzati, enfatizzando l'intima interconnessione tra struttura, termodinamica, chimica dei difetti, proprietà elettroniche e magnetiche 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.
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, delle proprietà elettroniche e magnetiche dei solidi con particolare attenzione alle proprietà topologiche dei materiali e 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
Elettroni nei solidi: struttura a bande; fenomeni di correlazione elettronica e localizzazione. Rottura di simmetria. Fase di Berry, curvatura, fasi topologiche, isolanti topologici.
Proprietà magnetiche dei solidi: fondamenti di magnetismo, origine atomica del magnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo, antiferromagnetismo, anisotropia magneto-cristallina, magnetoresistenza ed immagazzinamento dati. Misura del momento Magnetico (SQUID) e spettroscopia EPR
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
Elettroni nei solidi: struttura a bande; fenomeni di correlazione elettronica e localizzazione. Rottura di simmetria. Fase di Berry, curvatura, fasi topologiche, isolanti topologici.
Proprietà magnetiche dei solidi: fondamenti di magnetismo, origine atomica del magnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo, antiferromagnetismo, anisotropia magneto-cristallina, magnetoresistenza ed immagazzinamento dati. Misura del momento Magnetico (SQUID) e spettroscopia EPR
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 Hard Condensed Matter.
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
-"Modern Condensed Matter Physics" Steven M. Girvin, Kun Yang
- "The Electronic Structure and Chemistry of solids" P.A. Cox, Oxford Univ. Press
- "Solid State Chemistry and its applications", Anthony R. West, Wiley India ed. 2007
- "Magnetic Materials", N. Spaldin, Cambridge University Press, 2006
-"Modern Condensed Matter Physics" Steven M. Girvin, Kun Yang
- "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. La valutazione dell'insegnamento avviene in trentesimi.
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