Il corso si propone di fornire i concetti di base e gli strumenti chiave per una comprensione dei processi microscopici della materia nei suoi vari stati di aggregazione. Si studierà in particolare il legame fra proprietà microscopiche e corrispondenti quantità macroscopiche (quali conducibilità elettrica e risposta ottica) per le principali classi di materiali.

L'obiettivo primario del corso è stimolare nello studente uno spirito critico di analisi dei fenomeni fisici, rileggendo in modo più rigoroso e formale una serie di nozioni già introdotte in modo più qualitativo e applicativo durante i corsi della laurea di I livello.
A tal fine, anziché tentare una presentazione esaustiva e prevalentemente nozionistica delle molte classi di materiali esistenti, ci si concentrerà sulla metodologia di indagine, applicandola ad alcuni esempi di notevole rilevanza nell'ambito dell'ingegneria dei materiali.
Tramite le esercitazioni in aula, lo studente avrà modo di vedere esempi concreti e potrà confrontarsi direttamente con problematiche realistiche in ambito applicativo.

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una solida preparazione di fisica generale, con particolare riferimento alle proprietà elettriche e magnetiche della materia. Lo studente deve inoltre possedere gli elementi di base di struttura della materia e di stato solido, con particolare riferimento ai concetti di atomo, molecola e cristallo. Lo studente deve infine avere una certa famigliarità con alcuni strumenti matematici di base, quali il concetto di trasformata di Fourier, il calcolo differenziale e l'algebra degli operatori.

- Richiami di elettromagnetismo (6 ore)
- Fondamenti di fisica statistica (6 ore)
- La crisi del modello classico e l'inizio della fisica moderna (12 ore)
- Fondamenti di meccanica quantistica (12 ore)
- Stati di aggregazione di atomi e molecole e loro proprietà fondamentali (16 ore)
- Stato di aggregazione cristallino e sue principali proprietà microscopiche (18 ore)
- Legame fra proprietà microscopiche e macroscopiche dei solidi: fenomeni di trasporto di carica e proprietà ottiche (12 ore)

Le lezioni del docente sono affiancate da 24 ore di esercitazione in aula, durante le quali l'esercitatore presenta agli studenti un numero di esempi concreti, coinvolgendo attivamente gli studenti nella loro discussione e soluzione.

Non esiste uno specifico libro di testo per questo corso. Tramite il portale della didattica il docente metterà a disposizione degli studenti copia delle trasparenze utilizzate a lezione, e per i vari argomenti farà riferimento ai testi di seguito elencati.

- Mencuccini e Silvestrini: Fisica II: Elettromagnetismo e Ottica (Liguori)
- Fieschi e De Renzi: Struttura della materia (Nuova Italia Scientifica)
- Brehm and Mullin: Introduction to the Structure of Matter (John Wiley)
- Brandsen and Joachain: Physics of Atoms and Molecules (Longman)
- Haken and Wolf: Fisica atomica e quantistica (Boringhieri)
- Fermi: Molecole e Cristalli (Zanichelli)
- Kittel: Introduzione alla Fisica dello Stato Solido (Boringhieri)
- Ashcroft and Mermin: Solid State Physics (Saunders College)
- Ibach and Luth: Solid State Physics (Springer)

L'esame consiste in un'unica prova orale della durata orientativa di 45 minuti, nella quale allo studente è concesso di iniziare presentando un argomento a sua scelta.