Questo insegnamento, collocato al secondo semestre del terzo anno, intende fornire agli studenti in Ingegneria Fisica gli strumenti teorici indispensabili per la comprensione delle proprietà fisiche di alcune classi di materiali avanzati per applicazioni nei settori dell'ottica e fotonica, della sensoristica e delle applicazioni nel settore dell'informazione e della comunicazione (ICT) e della scienza dei materiali.
Nell’ambito del corso sono trattati i materiali per le applicazioni ottiche e fotoniche, nonché i processi di litografia avanzata per la realizzazione di micro e nanostrutture metallo-dielettriche.
Le conoscenze conseguite formano una solida base per lo sviluppo completo della figura professionale dell'Ingegnere Fisico e per la comprensione degli insegnamenti di Fisica ed Ingegneria avanzata presenti in tutte le Lauree Magistrali alle quali il laureato in Ingegneria fisica può accedere senza debiti formativi.
Le abilità raggiunte riguardano la progettazione e l'applicazione di dispositivi optoelettronici e fotonici, nonché di elementi di processi tecnologici avanzati per le micro e nanotecnologie.

Le conoscenze trasmesse allo studente riguardano:

- le proprietà ed i fenomeni fisici ottici della materia
- i dispositivi optoelettronici e fotonici per applicazioni alle ICT e alla scienza dei materiali
- i processi micro e nanotecnologici basati su litografia ottica avanzata, etching e additive manufacturing

Le abilità trasmesse riguardano:

- la progettazione e l'utilizzo di dispositivi integranti materiali funzionali per l’ottica e la fotonica
- lo sviluppo di processi di micro e nanostrutturazione avanzata di materiali metallici, semiconduttori, ceramici e polimerici.

Le conoscenze ritenute già acquisite riguardano tutta la Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia), la Meccanica quantistica ondulatoria ed il formalismo di Dirac, la Meccanica statistica e le statistiche quantistiche per fermioni e bosoni, la Fisica dello stato solido ed i Dispositivi elettronici.

Le abilità che gli studenti devono già possedere riguardano l'applicazione dei principi della meccanica quantistica e statistica a sistemi semplici; l'approccio ai problemi attraverso l'applicazione dell'analisi matematica avanzata e dei metodi matematici per l'Ingegneria, l'applicazione dei concetti generali della fisica dello stato solido.

Interazione fotoni-materia e definizione delle proprietà ottiche della materia alla base dei fenomeni di assorbimento ed emissione (2 cr)
Proprietà dei materiali e dispositivi fotorivelatori e sorgenti di luce coerente (2 cr)
Litografia ottica avanzata, processi di etching, processi di additive manufacturing (2 cr)

Il Corso consta di lezioni teoriche in aula, con la discussione di molteplici esempi applicativi.

Selezione di capitoli dai seguenti testi:
- "Origine Classica della Fisica Moderna", S. Costa, E. Predazzi, ed. Levrotto e Bella
- "Classical Electrodynamics", J. D. Jackson, ed. Wiley
- "Solid State Physics", N. W. Ashcroft, N. D. Mermin
- "Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings", H. Raether, ed. Springer
- "Introduction to Fourier Optics", J.W. Goodman
- "Fundamentals of photonics", B.E.A. Saleh and M. C. Teich, Ed. Wiley

Dispense messe a disposizione dai docenti del corso

L'esame finale comprende uno scritto e un orale. Lo scritto comprende domande a risposta aperta sulla teoria svolta a lezione. Il tempo complessivamente assegnato per la prova scritta è di 2 ore, per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 18/30. L'orale ha una durata di circa 30', e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni.
Il voto finale è una media della valutazione di scritto e orale.