Questo insegnamento, che si colloca nel primo semestre del terzo anno, intende fornire le basi teoriche da utilizzare nello studio della struttura fisica della materia e della fisica dello stato solido con particolare riferimento alle proprietà fondamentali per le applicazioni nel settore delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT). Il ruolo dell'insegnamento è centrale nello sviluppo della figura professionale dell'ingegnere fisico e dell'esperto in nanotecnologie, in quanto in esso vengono applicate diffusamente tutte le competenze acquisite nel corso di Meccanica quantistica e Fisica dei sistemi complessi, situato al secondo semestre del II anno, e vengono fornite le basi per la comprensione dei successivi insegnamenti del III anno e delle Lauree Magistrali alle quali il laureato in Ingegneria fisica può accedere senza debiti formativi. Il corso è articolato in due parti: nella prima sono trattati gli aspetti fondamentali della fisica quantistica dei sistemi a molti corpi, partendo dagli atomi complessi e dai sistemi molecolari, per giungere alla descrizione elementare dell'interazione microscopica radiazione-materia. Nella seconda lo studente apprende nozioni approfondite della struttura e della fisica dei solidi cristallini ideali, acquisendo gli strumenti essenziali per studiare le proprietà di conduzione termica e di conduzione elettrica di materiali reali, arrivando a porre le basi per la comprensione di fenomeni quali la superconduttività.

- Conoscenza del comportamento fisico di atomi a più elettroni e di molecole semplici. - Capacità di applicare la teoria delle perturbazioni a sistemi quantistici complessi. - Conoscenza dei fenomeni connessi con l'interazione fra campo elettromagnetico radiante e materia. - Capacità di applicare le statistiche quantistiche a sistemi a molti corpi. - Conoscenza delle tecniche sperimentali e teoriche per studiare la struttura e le simmetrie dei solidi cristallini. - Conoscenza degli effetti delle simmetrie e delle difettosità dei cristalli sulle proprietà termiche, elettriche, ottiche di solidi cristallini. - Conoscenza approfondita, su rigorosa base quantistica, delle proprietà di conduzione termica ed elettrica in metalli, seiconduttori ed isolanti.

- Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia) - Meccanica quantistica ondulatoria e formalismo di Dirac. - Elementi di meccanica statistica e statistiche quantistiche per fermioni e bosoni.

Atomi a molti elettroni, interazione elettrone-elettrone; molecole semplici e interazione di scambio; gas di Fermi e screening (2 cr) Hamiltoniana di un solido e sue approssimazioni. Reticolo diretto e reciproco, cristalli e diffrazione di raggi X. Energia di coesione (1 cr) Simmetrie di traslazione e stati elettronici dinamici in un cristallo. Teorema di Bloch e struttura a bande. Trasporto elettrico e fenomeni termoelettrici in metalli ed isolanti. Proprietà elettriche dei semiconduttori (2 cr) Fononi, crystal momentum. Processi di scattering fonone-fonone e proprietà termiche dei cristalli (2 cr) Definizione delle proprietà ottiche della materia e meccanismi di interazione radiazione-materia (1 cr) Interazione elettrone-fonone, introduzione alla superconduttività e alle proprietà dei materiali superconduttori (2 cr)

Lezioni teoriche con slide power point. Svolgimento di esercizi in classe. Disponibilità dei file pdf delle lezioni. Prove scritte di esercitazione durante il semestre ed una Prova in itinere per verificare la comprensione degli argomenti svolti.

Quantum Mechanics di C. Cohen-Tannoudji, B. Dui, F. Laloe (Wiley) N. W. Ashcroft ' N. D. Mermin, Solid state physics (Brooks Cole) C. Kittel, Introduzione all fisica dello stato solido Appunti resi disponibili dai docenti sul portale della didattica

Slides; Libro di testo; Esercizi; Esercizi risolti;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L'esame finale comprende uno scritto ed una prova orale solo se richiesta. Lo scritto è della durata di 2 ore e comprende quesiti a risposta chiusa, 1 esercizio e 2 domande a risposta aperta su una parte degli argomenti del corso. Ognuna delle 2 domande aperte avrà un voto massimo pari a 10/30 trentesimi. Non è possibile usare materiale di supporto durante la prova scritta. La valutazione finale sarà la somma delle singole valutazioni. Gli argomenti su cui verteranno le varie prove riguarderanno tutte le parti del corso e caricati sul portale della didattica

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.