L'insegnamento 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 dell'insegnamento 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 altri insegnamenti 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 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 e fondamenti di fisica statistica (6 ore) - La crisi del modello classico e l'inizio della fisica moderna (8 ore) - Fondamenti di meccanica quantistica (6 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) - Materiali nanostrutturati: proprietà e applicazioni (10 ore)

Le lezioni del docente sono affiancate da 20 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 insegnamento. 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 libri di testo di seguito elencati. Testi introduttivi: - Mencuccini e Silvestrini: Fisica - Elettromagnetismo e ottica (CEA) - Colombo: Elementi di struttura della materia (Hoepli) - Brehm and Mullin: Introduction to the Structure of Matter (John Wiley) - Griffiths: Introduzione alla meccanica quantistica (CEA) - Kittel: Introduzione alla fisica dello stato solido (CEA) - Eisberg and Resnick: Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles (John Wiley) Testi avanzati: - Rigamonti and Carretta: Structure of Matter (Springer) - Bransden and Joachain: Physics of Atoms and Molecules (Addison-Wesley) - Ashcroft and Mermin: Solid State Physics (Thomson Press) - Yu and Cardona: Fundamentals of Semiconductors (Springer) - Ihn: Semiconductor Nanostructures (Oxford University Press) - Rossi: Theory of Semiconductor Quantum Devices (Springer)

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... 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. Come requisito minimo per il superamento dell’esame si richiede allo studente di aver acquisito i concetti di base della fisica della materia e le loro principali implicazioni applicative/tecnologiche.

Gli studenti e le studentesse con disabilità 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'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.