Questo insegnamento, collocato al secondo semestre del terzo anno, intende fornire agli studenti in Ingegneria Fisica gli strumenti teorici indispensabili per la comprensione delle proprietà fisiche di alcune classi di materiali avanzati per applicazioni nei settori dell¿ottica e fotonica, della sensoristica e dell'energia e delle applicazioni nel settore dell¿informazione e della comunicazione (ICT).
Il corso è suddiviso in due parti: nella prima sono trattati i materiali per le applicazioni ottiche e fotoniche. Nella seconda parte lo studente apprende nozioni basilari relativi ai materiali magnetici.
Le conoscenze conseguite formano una solida base per lo sviluppo completo della figura professionale dell'Ingegnere Fisico e per la comprensione degli insegnamenti di Fisica avanzata ed Ingegneria avanzata presenti in tutte le Lauree Magistrali alle quali il laureato in Ingegneria fisica può accedere senza debiti formativi.
Le abilità raggiunte riguardano la progettazione e l'utilizzazione di dispositivi ottici, elettro-ottici e fotonici, nonché di elementi circuitali contenenti materiali magnetici.

Le conoscenze trasmesse allo studente riguardano:

- le proprietà ed i fenomeni fisici ottici della materia
- i dispositivi elettro-ottici e fotonici per applicazioni alle ICT ed all'energia
- le proprietà magnetiche della materia, anche su scala nanoscopica

Le abilità trasmesse riguardano:

- l'utilizzazione ottimale di dispositivi magnetici e spintronici contenenti specifici materiali magnetici.
- la progettazione e l'utilizzazione di dispositivi contenenti materiali ottici e materiali per la fotonica

Le conoscenze ritenute già acquisite riguardano tutta la Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia), la Meccanica quantistica ondulatoria ed il formalismo di Dirac, la Meccanica statistica e le statistiche quantistiche per fermioni e bosoni, la Fisica dello stato solido ed i Dispositivi elettronici.

Le abilità che gli studenti devono già possedere riguardano l'applicazione dei principi della meccanica quantistica e statistica a sistemi semplici; l'approccio ai problemi attraverso l'applicazione dell'analisi matematica avanzata e dei metodi matematici per l'Ingegneria, l'applicazione dei concetti generali della fisica dello stato solido.,

Interazione fotoni-materia e definizione delle proprietà ottiche della materia alla base dei fenomeni di assorbimento, emissione e guida di onde elettromagnetiche (2 cr)
Proprietà dei materiali per applicazioni ottiche e fotoniche (2 cr)
Introduzione alle proprietà magnetiche della materia. Materiali magnetici e relative applicazioni. Esempi di nanomagnetismo (2 cr)

Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di semplici problemi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. Può essere richiesto in taluni casi l¿uso di calcolatrici scientifiche (personali, di ciascuno studente).

Le esercitazioni sperimentali di laboratorio costituiscono una parte integrante dell¿insegnamento. Tutte le esperienze vengono effettuate in laboratorio dagli studenti, a piccoli gruppi e sotto la supervisione di personale esperto, sempre utilizzando strumentazione non virtuale. Gli studenti devono redigere a gruppi una relazione dettagliata su ciascuna delle esperienze cui hanno preso parte.

Selezione di capitoli dai seguenti testi:

S.L.Chuang, Physics of photonic devices, Wiley 2009
M. Tinkham, Introduction to superconductivity, McGraw-Hill 1996
E. du Tremolet: Magnetism: fundamentals, Springer 2005

L¿esame finale comprende uno scritto e un orale. Lo scritto comprende a) domande di teoria; b) quesiti a risposta multipla sui medesimi argomenti di teoria. Il voto massimo conseguibile nella parte di problemi è di 20 trentesimi, quello conseguibile nella parte di quesiti è di 10 trentesimi. Il tempo complessivamente assegnato per la prova è di 2 ore, e per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 15 trentesimi. L¿orale ha una durata di 15¿-20¿, e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni.
Il voto finale è una media pesata della valutazione di scritto e orale (peso 0,9) e delle relazioni di laboratorio (peso 0,1). E¿ possibile acquisire punti aggiuntivi con relazioni di approfondimento su argomenti specifici, o preparando appunti delle lezioni riutilizzabili negli anni successivi.