Finalitā del corso:
I recenti sviluppi delle nanotecnologie hanno mostrato che in molte nanostrutture il trasporto elettronico quantistico č coerente, ed č caratterizzato da leggi fisiche particolari, diverse da quelle dei sistemi macroscopici e microscopici. Queste scoperte hanno dato luce ad un nuovo campo chiamato Fisica Mesoscopica. L'obiettivo di questo corso č quello di fornire un'introduzione ai sistemi mesoscopici, evidenziandone i principali aspetti fisici, la modellizzazione teorica, e le loro realizzazioni sperimentali con particolare riferimento ai nuovi materiali come nanotubi di carbonio e grafene. La seconda parte del corso tratterā di strutture ibride realizzate combinando sistemi mesoscopici con superconduttori, al fine di ottenere proprietā di trasporto opportune e controllabili. In particolare, si discuteranno la realizzazione di transistor a supercorrente con semiconduttori e nanotubi, e recenti applicazioni al trasporto termico e ai nanorefrigeratori.

Aims of course:
The recent development of nanotechnology has shown that in many nanostructures quantum electron transport is coherent and obeys peculiar laws, different from those of Macroscopic and Microscopic systems. These discoveries have paved the way to a new field called Mesoscopic Physics. The purpose of this course is to provide an introduction to Mesoscopic Systems, pointing out their main physical features, the theoretical modeling, and their experimental realizations especially with novel materials such as carbon nanotubes and graphene. The second part of the course will deal with hybrid structures, i.e. systems realized connecting mesoscopic systems to superconductors in order to obtain desired and controllable transport properties. In particular, realizations of supercurrent transistors with semiconductors and nanotubes, as well as recent applications to thermal transport and nanorefrigerators will be discussed.

Programma del corso:
1. Introduzione alla Fisica Mesoscopica
2. Cenni alle realizzazioni sperimentali. Elettronica basata sul carbonio e grafene
3. Il formalismo della Matrice di Scattering, e sue applicazioni ai Nanotubi di carbonio e ai Punti di Contatto Quantici.
4. Brevi richiami di Superconduttivitā e Effetto Josephson
5. Strutture ibride con superconduttori: l'approccio di Bogolubov-deGennes
6. Il fenomeno della riflessione di Andreev e la teoria di Blonder-Tinkham-Klapwijk per le interfacce normale/superconduttore.
7. Modelli per transistor a supercorrente e formula di Beenakker.
8. Teoria dell'Hamiltoniana di Tunnel e applicazioni a giunzioni tunnel, trasporto termico e nanorefrigeratori.

Course contents:
1. Introduction to Mesoscopic Physics
2. Experimental realizations. Carbon-based electronics and graphene
3. The Scattering Matrix Formalism, and its applications to Carbon Nanotubes and Quantum Point Contacts.
4. Short review about superconductivity and Josephson Effect
5. Hybrid structures with superconductors: the Bogolubov-deGennes approach
6. The phenomenon of Andreev reflection and Blonder-Tinkham-Klapwijk Theory for normal/superconductor interfaces.
7. Models for supercurrent Transistors and Beenakkers' formula.
8. Tunneling Hamiltonian Theory and applications to tunnel junctions, thermal transport and quantum refrigerators

CALENDARIO
LUN 19 APRILE 15:00-17:00 Aula 1 DIFIS
MAR 27 APRILE 14:30-17:30 Aula 1 DIFIS
MAR 4 MAGGIO 14:30-17:30 Aula 1 DIFIS
MAR 11 MAGGIO 14:30-17:30 Aula 2 DIFIS
VEN 21 MAGGIO 14:30-17:30 Aula 1 DIFIS
MAR 25 MAGGIO 14:30-17:30 Aula 1 DIFIS
MAR 1 GIUGNO 14:30-17:30 Aula 1 DIFIS