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 basilari 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

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

L'esame finale comprende uno scritto ed una prova orale. Lo scritto è della durata di 45 minuti e comprende quesiti a risposta chiusa su una parte degli argomenti del corso. Il voto massimo conseguibile è pari a 12/30 trentesimi.
I rimanenti argomenti del corso saranno oggetto di una valutazione orale della durata di 30-40 minuti circa la cui valutazione massima è pari a 20/30.
La valutazione fibale srà la somma delle singole valutazioni.
Gli argomenti su cui verteranno le prove saranno indicati dal docente a inizio corso e caricati sul portale della didattica