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)

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Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.