Physics - Fisica

RICCARDO MAZZARELLO
JOSE' GUILLERMO GARCIA LORENZANA

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fenomeni di Fisica della Materia Condensata, dovuti all’interazione coulombiana degli elettroni con altri elettroni, e con campi elettromagnetici.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF1 Nel corso di Condensed Matter II viene fornita un’introduzione teorica a strumenti e fenomeni della moderna fisica della materia condensata, collegati con l’interazione elettrone-elettrone. Vengono inoltre forniti esempi di applicazione dei metodi teorici di fisica della materia condensata a problemi reali di ricerca.
B – Capacità applicative
OF2: Le lezioni di introduzione teorica saranno corredate da esercizi analitici e numerici che trattano argomenti di interesse attuale per la ricerca in fisica della materia condensata.

C - Autonomia di giudizio
OF3: Durante il corso gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo ed abilità di “problem-solving” relative al campo della fisica della materia condensata, con l’obiettivo di essere in grado di comprendere e modellizzare fenomeni di interesse fondamentale e applicativo.

D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF4: Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Al termine del corso lo studente avrà imparato i metodi di campo medio per lo studio dell'interazione elettrone-elettrone, i fondamenti della teoria del magnetismo nei solidi e l'equazione di trasporto di Boltzmann

Conoscenze di base della meccanica quantistica e della fisica statistica

- Interazione elettrone-elettrone

• Approssimazione di Hartree-Fock
• Gas elettronico omogeneo
• Screening, costante dielettrica di Lindhard
• Teoria del funzionale densità

- Magnetismo

• Diamagnetismo e paramagnetismo nei solidi
• Effetti dell'interazione elettrone-elettrone: meccanismi di scambio, Hamiltoniane di Heisenberg ferromagnetiche e antiferromagnetiche
• Magnetismo itinerante: magnetismo del gas elettronico omogeneo
• Strutture magnetiche, onde di spin

- Teoria del trasporto

• Equazione di Boltzmann
• Approssimazione del tempo di rilassamento
• Scattering da impurezze
• Trasporto in presenza di un campo magnetico, effetto Hall quantistico

N. W. Ashcroft e N. D. Mermin, “Solid State Physics”, Saunders College Publishing, 1976.

Giuseppe Grosso e Giuseppe Pastori Parravicini, “Solid State Physics”, Academic Press, 2000.

Leo Kantorovich, “Quantum Theory of the Solid State”, Kluwer Academic Publishers, 2004.

S. Blundell, Magnetism in Condensed Matter, Oxford University Press.

P. Fazekas, Lecture notes on electron correlation and magnetism, World Scientific.

D. I. Khomskii, Transition metal compounds, Cambridge University Press.

R. M. Dreizler e E. K. U. Gross, Density Functional Theory, Springer Verlag.

R. G. Parr e W. Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press.

R. Martin, Electronic Structure: Basic Theory and Practical Applications, Cambridge University Press, 2004.

Il corso consta di circa 60 ore di lezioni ed esercitazioni alla lavagna

Frequenza non obbligatoria

La valutazione della prova orale considera la preparazione generale dello studente, che deve coprire la totalità del programma, la capacità di ragionamento e il rigore espositivo. L' orale dura circa 45 minuti a studente.

Metodo di Hartree-Fock e teoria del funzionale densità
Stato fondamentale e stati eccitati (onde di spin) delle Hamiltoniane di Heisenberg
Teoria del trasporto elettronico nei cristalli

• Approssimazione di Hartree-Fock


• Gas elettronico omogeneo


• Screening, costante dielettrica di Lindhard


• Teoria del funzionale densità


• Diamagnetismo e paramagnetismo nei solidi


• Hamiltoniane di Heisenberg ferromagnetiche e antiferromagnetiche, onde di spin


• Magnetismo itinerante


• Equazione di Boltzmann, scattering da impurezze


• Trasporto in presenza di un campo magnetico, effetto Hall quantistico