Il corso si terrà nel periodo: GENNAIO - FEBBRAIO 2018


La scoperta del grafene, uno strato dallo spessore di un atomo e costituito da un reticolo esagonale
di atomi di carbonio, rappresenta uno dei risultati più importanti della Fisica in tempi recenti, che ha
valso nel 2010 il Premio Nobel ad A. Geim e K. Novoselov. Questo materiale presenta infatti
affascinanti proprietà che lo rendono unico in termini di fisica fondamentale, e che hanno aperto
una nuova era nel campo della nanoelettronica. Da un lato gli elettroni in questo materiale si
comportano di fatto come particelle quantistiche senza massa in regime relativistico, offrendo la
possibilità di osservare effetti relativistici in fisica della materia condensata, come ad esempio il
tunneling di Klein o l'effetto Hall quantistico non convenzionale. D'altra parte il grafene è
caratterizzato da un’elevata mobilità e concentrazione di portatori, nonché da una straordinaria
flessibilità meccanica, che ne fanno un candidato ideale come piattaforma per l'elettronica
pieghevole nel prossimo futuro. Lo scopo di questo corso è quello di fornire una panoramica delle
proprietà elettroniche del grafene, sottolineando le peculiarità rispetto ai materiali convenzionali e il
loro possibile impatto nelle applicazioni. Dopo una prima parte introduttiva, presenterò i modelli che
vengono utilizzati per descrivere la struttura a bande elettronica e il trasporto elettronico nel grafene
bulk e nei nanoribbons. La seconda parte del corso sarà dedicata a temi più specifici (in funzione
anche l'interesse degli studenti), come ad esempio gli effetti mesoscopici, la risposta ottica, le
giunzioni ibride grafene - superconduttore, e gli stati di bordo topologici nel grafene.




The discovery of graphene, a one-atom thick layer of carbon atoms forming a honeycomb lattice,
represents one of the most outstanding recent achievements in Physics, acknowledged in 2010
with the Nobel Prize awarded to A. Geim and K. Novoselov. Indeed this material exhibits fascinating
properties that make it unique for fundamental physics issues, and that have opened a new era in
nanoelectronics. On the one hand, electrons in graphene effectively behave as massless quantum
particles in the relativistic regime, opening up the possibility to observe relativistic effects in
condensed matter physics, such as the Klein tunneling or the unconventional quantum Hall effect.
On the other hand, graphene is characterized by a high carrier mobility and concentration, as well
as by extraordinary mechanical flexibility, which make it an ideal candidate as a platform for the
foldable electronics in the near future. The purpose of this course is to provide an overview of the
electronic properties of graphene, pointing out the peculiarities with respect to conventional
materials and their possible application impact. After an introductory part, I shall present the models
that are utilized to describe the electronic band structure and the electron transport in bulk
graphene and in nanoribbons. The second part of the course will be devoted to more specific topics
(depending also on the students’ interest), such as the mesoscopic effects, the optical response,
the hybrid junctions graphene-superconductors, and the arise of topological edge states in
graphene.

-Introduction to carbon-based materials
-Graphene: overview and general properties
-A short survey of electronic properties in solids
-The electronic band structure of graphene: from the tight-binding model to the Dirac equation for massless electrons
-Relativistic effects in condensed matter: Klein paradox and unconventional Quantum Hall effect
-Graphene n-p junctions: Electron focussing and Veselago lenses
-Graphene bilayers and tunable band gap
-Mesoscopic effects in graphene

January 22 - Monday (14:30 - 17:30)
January 24 - Wednesday (14:30 - 17:30)
January 29 - Monday (14:30 - 17:30)
January 31 - Wednesday (14:30 - 17:30)
February 5 - Monday (14:30 - 17:30)
February 7 - Wednesday (14:30 - 17:30)
February 12 - Monday (14:30 - 17:30)

WHERE: Aula Perucca (in the corridor of DISAT, gate #1)