81829 - INTRODUZIONE ALLA FISICA DEGLI STATI CONDENSATI

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze nel vasto campo della Fisica della Materia Condensata, alcuni concetti generali e metodi unificanti che consentono di descrivere le proprietà di diverse fasi termodinamicamente stabili della materia condensata. In particolare, lo studente conosce il concetto di simmetria che si fonda su differenti parametri d'ordine e come le proprietà macroscopiche di sistemi a molte particelle interagenti siano legate a leggi di conservazione e a simmetrie infrante. Apprende inoltre il concetto di lunghezza di scala e degli effetti di confinamento dimensionale su alcune proprietà fisiche della materia condensata.

Programma/Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

Sono requisiti per la frequenza del corso conoscenze di: meccanica e termodinamica classiche. Analisi matematica. Conoscenza almeno ad un livello introduttivo delle idee base della teoria quantistica.

Il corso è principalmente a carattere sperimentale e fenomenologico. Durante le lezioni vengono mostrati video scientifici ed immagini riguardanti i fenomeni discussi. Scopo del corso è far conoscere allo studente fenomeni naturali ed effetti importanti riguardanti gli stati condensati della materia. Vengono messe in rilievo le applicazioni tecnologiche dei fenomeni considerati.

1 Aggregati di atomi e molecole.

  • Simmetrie e trasformazioni in natura

  • Sistemi ordinati e periodici.

  • Cristalli e reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Esempi di cristalli e solidi regolari.
  • Monocristalli e policristalli. Cristalli nanometrici.

  • Sistemi aperiodici.

  • Quasi cristalli e tassellature.

  • Caso del carbonio e sue fasi: Diamante, grafite, fullereni, nanotubi, grafene.

  • Sistemi disordinati.

  • Liquidi ed amorfi.

2 Transizioni di fase

  • Cambio di simmetria cristallografica.

  • Transizione ordine-disordine con esempi.

  • Amorfi e cristallizzazione

  • Altri cambiamenti di ordine: ordine magnetico, superconduttivo, transizioni di Mott ed Anderson

3 Teoria della percolazione e diffusione

  • Spostamento per salti casuali

  • Limite percolativo

4 Teoria della nucleazione.

  • Nucleazione omogenea
  • Nucleazione eterogenea

5 Diagrammi di fase

  • Acciaio
  • Acqua e Cloruro di Sodio
  • Sistemi eutettici
  •  

6 Energia superficiale

  • Tensione superficiale
  • Legge di Young
  • Superfici idrofile ed idrofobe
  • Gocce d'acqua

7 Proprietà meccaniche dei solidi.

  • Cosa determina la durezza e la duttilità dei solidi.

  • Costanti elastiche e carico di snervamento.

  • Vacanze, dislocazioni e bordi di grano

  • Materiali a memoria di forma e loro meccanismo di deformazione. Martensite.

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico consisterà in articoli, sia divulgativi che tecnici sugli argomenti trattati, indicati di volta in volta dal docente ad inizio trattazione di ogni argomento del programma.

Metodi didattici

Lezioni e dimostrazioni in aula. Visione di video scientifici.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale.

Strumenti a supporto della didattica

Verranno indicati durante il corso video di natura scientifica come supporto sperimentale degli argomenti trattati.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Enrico Gianfranco Campari

Consulta il sito web di Ennio Bonetti