Ingegneria delle Nanotecnologie - Nanotechnology Engineering

Introduzione. - Brevi richiami di elettromagnetismo: equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche nel vuoto e nella materia. Modello di Drude Lorentz. - Crisi della fisica classica: corpo nero, effetto fotoelettrico, spettri di assorbimento, atomo di idrogeno, modello di Bohr, effetto tunnel. Introduzione alla meccanica quantistica. - Dualismo onda particella. I postulati della meccanica quantistica. Osservabili fisiche e loro misura. Formalismo Hamiltoniano. Principio di sovrapposizione. Equazione di Schroedinger dipendente e non dipendente dal tempo. principio di indeterminazione di Heisenberg. - Applicazioni concettuali: particella libera, particella e barriera di potenziale, particella in una scatola. - Applicazioni: oscillatore armonico, momento angolare, atomo di idrogeno. Operatore di Spin. Concetti base di meccanica statistica. - Distribuzioni di Boltzmann, Fermi-Dirac e di Bose-Einstein Molecole. - Energie tipiche, approssimazione di Born-Oppenheimer. Approssimazione armonica e di rotatore rigido. - Potenziale di Morse. - Molecola di Idrogeno e metodo di approssimazione in sviluppo degli orbitali atomici (LCAO) Materia condensata: Solidi cristallini. - reticolo diretto e reticolo inverso. Prima zona di Brillouine. - Modello one-electron, equazione di Schroedinger in potenziale periodico, autofunzioni di Bloch, modello a bande, densità degli stati. - Conduttori, isolanti, semiconduttori. - Teoria della conduzione in un metallo & un semiconduttore.

Conoscenze di base di fisica (meccanica, termodinamica e elettromagnetismo) ed di analisi (derivate, derivate parziali, integrali, serie equazioni differenziali lineari, numeri complessi). Capacità di risolvere semplici equazioni differenziali. Conoscenza delle equazioni di Maxwell.

- Testo principale: - Quantum Mechanics (B. H. Bransden, C. J. Joachain) Documenti specifici e dispense delle lezioni verranno regolarmente aggiunti sul sito E-learnig

Partecipazione alle spiegazioni e discussioni.

Vengono proposte alcune domande per verificare la conoscenza del programma e/o quesiti (anche con soluzione numerica) per verificare il livello di approfondimento. Si richiederanno specifiche dimostrazioni discusse in dettaglio a lezione. Si richiede una conoscenza generale delle tecniche sperimentali utilizzate nell'ambito della struttura della materia. Gli studenti che rispondono in modo sufficiente alle domande ma senza sapere risolvere i quesiti proposti sono valutati con 18/30; gli studenti che sappiano rispondere in modo buono alle domande e sappiano indicare una soluzione ai quesiti, sono valutati fino a 24/30; gli studenti che sappiano rispondere in modo molto buono alle domande e sappiano descrivere precisamente la soluzione dei quesiti sono valutati fino a 27/30; gli studenti che dimostrino la piena conoscenza del programma, con soluzione esatta dei quesiti, e mostrando spirito critico saranno valutati fino a 30/30 e lode.

- Altri testi per parti di programma indicate a lezione: - Introduction to Modern Physics (G. Fowles) & Dispense di ottica del Dipartimento di Fisica (P. Mataloni, A. Frova) https://www.phys.uniroma1.it/biblioteca/web_disp/d6/dispense/Frova_Mataloni.pdf - Quantum Mechanics for Applied Physics and Engineering (A.T. Fromhold Jr) - Fundamental University Physics (Alonso – Finn)