Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Alla fine di questo corso le studentesse e gli studenti dovranno conoscere argomenti avanzati di Fisica della Materia Condensata e Materia Soffice.
Competenze:
Le studentesse e gli studenti dovranno essere in grado di analizzare i fenomeni relativi alla Fisica della Materia e di interpretarli sulla base di una formulazione matematica delle leggi fisiche. Oltre agli strumenti fenomenologici, il corso fornirà il linguaggio avanzati della Fisica della Materia, mettendoli nella condizione di saper leggere e comprendere testi avanzati e la letteratura scientifica.
Autonomia di giudizio:
Alla fine del Corso, le studentesse e gli studenti dovranno aver migliorato la loro abilità di analizzare i fenomeni relativi alla Fisica della Materia con spirito critico e di essere in grado di affrontarli con il corretto approccio metodologico.
Capacità comunicative:
Le studentesse e gli studenti dovranno dimostrare di saper comunicare in modo efficace su argomenti di Fisica della Materia. In particolare, dovranno essere in grado di esporre questi argomenti in modo chiaro ed accessibile, in modo da poter dialogare con gli specialisti e di saper di tradurre concetti complessi in un linguaggio comprensibile ai non specialisti.
Capacità di apprendere:
Le studentesse e gli studenti dovranno aver acquisito quelle capacità di apprendimento della Fisica della Materia, che saranno loro necessarie per studiare in maniera autonoma testi avanzati e la letteratura scientifica.
Prerequisiti
Meccanica Quantistica; fondamenti di Fisica della Materia Condensata: struttura atomica e molecolare, strutture cristalline, stati elettronici nei solidi; cocnetti di base del calcolo quantochimico, di chimica di base, di meccanica statistica.
Contenuti dell'insegnamento
PARTE 1 – MATERIA CONDENSATA (1° semestre)
-Seconda Quantizzazione
-Transizioni di fase
-Magnetismo e Teorie di Campo Medio
-Superconduttività
-Atomi in campi esterni
PARTE 2 – MATERIA SOFFICE (2° semestre)
Struttura, proprietà ed applicazioni degli stati della materia soffice.
Si tratta degli stati d'aggregazione della materia non classificabili nell'antiquato (e scorretto) schema solido-liquido-gas, che sono estremamente comuni nella vita quotidiana e nelle struttire biologiche: sospensioni, emulsioni, schiume, gel...
Programma esteso
PARTE 1 – MATERIA CONDENSATA (1° semestre)
Seconda Quantizzazione
- Il problema a molti corpi e la rappresentazione in numero di occupazione
- Spazio di Fock per bosoni e fermioni
- Operatori in seconda quantizzazione
Transizioni di fase
- Fenomenologia, comportamento critico e universalità
- Il Modello di Ising
- Oltre l’approccio Landau (cenni)
Magnetismo e Teorie di Campo Medio
- Proprietà Magnetiche degli Atomi: Dia- e Para-magnetismo
- Interazioni di Scambio: Ferro-, Ferri- and Antiferro-magnetismo
- Il Modello di Hubbard
- Teoria di Campo Medio ed Eccitazioni negli stati ordinati
Superconduttività
- Fenomeni di base e teorie fenomenologiche
- Proprietà Microscopiche degli Stati Superconduttivi (cenni)
Atomi in campi esterni
- Risonanze Magnetiche e Transizioni di Dipolo Magnetico
- NMR e EPR
- Momenti Nucleari e Interazioni Iperfini
PARTE 2 – MATERIA SOFFICE (2° semestre)
Storia della fisica della materia soffice.
Richiami di chimica, fisica della materia e meccanica statistica.
Sistemi complessi e strutture fuori dall'equilibrio
Strutture di base e loro proprietà:
-sospensioni
-emulsioni
-schiume
-gel
-strutture vetrose
-materia granulare
-aerosol
Strutture composte
La geometria della materia soffice: frattali e percolazione
Proprietà fisiche della materia soffice
Tecniche sperimentali per lo studio della materia soffice
Modelli teorici per la materia soffice
Applicazioni e ingegnerizzazione: biomateriali, alimenti, cosmetici, farmaci, tessuti, materiali biodegradabili, bioplastiche, ...
Bibliografia
- C. Kittel, “Introduction to Solid State Physics, 8th Edition”, Wiley.
- Neil Ashcroft, N. Mermin, “Solid State Physics”, Cengage Learning, Inc.
- M.P. Marder, “Condensed Matter Physics”, Wiley.
- H.E. Stanley, “Introduction to Phase Transitions and Critical Phenomena”, Oxford University Press
- S. Blundell, “Magnetism in Condensed Matter”, Oxford University Press
- W. Nolting, A. Ramakanth, “Quantum Theory of Magnetism”, Springer.
- M. Tinkham, “Introduction to Superconductivity”, Dover Publications Inc.
- C.P. Slichter, “Principles of Magnetic Resonance”, Springer Verlag
- R.A.L. Jones, Soft Condensed Matter , Oxford University Press, Oxford (2002).
-Materiale didattico, articoli, presentazioni forniti dal docente
Metodi didattici
La parte teorica del corso verrà illustrata mediante lezioni frontali avvalendosi della proiezione di slides. Le slides saranno disponibili sulla piattaforma Elly del corso.
Le lezioni si svolgeranno in presenza.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale, volta a verificare le conoscenze e la comprensione degli argomenti discussi durante le lezioni.
Essendo un corso annuale, sarà possibile svolgere prove intermedie sugli argomenti relativi alle due parti del corso. Il foto finale sarà dato dalla media aritmetica dei voti ottenuti nei due esami orali relativi ai due moduli.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
9,11,12
