Obiettivi formativi
Il corso si prefigge di fornire conoscenze fondamentali e capacità di comprensione dei fenomeni caratteristici degli stati condensati della materia e dei loro modelli fisici. Gli obiettivi di apprendimento, comprensione e applicazione dei modelli a casi semplici verranno perseguiti e verificati attraverso una serie di prove mirate di esercitazione in itinere e di valutazione finale.
L' autonomia di giudizio e le capacità comunicative verranno favorite assegnando brevi compiti individuali di presentazione in pubblico.
Prerequisiti
Gli insegnamenti di base e caratterizzanti del corso di fisica triennale. o di corsi triennali equivalenti (fisica classica, fisica statistica, introduzione alla meccanica quantistica, introduzione alla fisica della materia). Si consiglia di aver seguito (e possibilmente verbalizzato) il corso di Fisica Statistica
Contenuti dell'insegnamento
Cristalli e simmetrie - crystals and symmetries
Teoria delle Bande - Band Theory
Ordine ed eccitazioni _ Order and Excitations
Metalli e transizione metallo-isolante - Metals and Metal-Insulator Transition
Calcolo delle bande, Hands-on Density Functional Theory - Band computation, hands-on Density Functional Theory
Superfluidi, condensazione e superconduttività, Superfluids, Condensates and Superconductivity
Programma esteso
This is the first year the course is taught. For an updated version see https://elly.smfi.unipr.it/2018/enrol/index.php?id=173
Table of contents (tentative)
I. Recap on crystals (4 hours)
I.1 Crystal symmetries, CIF, The Bilbao Crystallographic Server
I.2 Reciprocal lattice, diffraction, VESTA (jmol, xcrystden, ...)
II. Band Theory (10 hours)
II.1 Recap of Tight-Binding and the manybody problem
II.2 Hartree
II.3 Slater determinants, Hartree Fock, phase diagram of electron gas
II.4 Kohn-Hohemberg-Sham theorems, LCAO, OPW
II.5 Pseudopotentials, APW Simple examples
III. Orders and Excitations. (12 hours)
III.1 Recap of Born Oppenheimer approximation linear chains, Einstein e Debye.
III.2 3d phonons, density of states
III.3 Magnetic orders
III.4 Experimental techniques: thermodynamical, neutrons, X rays, magnetic resonance
III.5 Spin waves
III.6 Experimental techniques
IV. Metals and Metal-Insulator Transitions (8 hour)
IV:1 Drude and Sommerfeld models
IV.2 Dielectric response function: Thomas Fermi and Lindhard (RPA), charge screening
IV.3 The Landau Fermi liquid
IV.3 Heavy fermions
IV.4 The Metal-Insulator Transition (hints on quantum phase transitions)
V. DFT (4 ore di lezione 4 ore di esercitazione)
V.1 Practical aspects of DFT
V.2 Installation of a DFT suite.
V.3 Hands-on
V.4 Hands-on
VI Superfluids, Condensates and Superconductors (9.5 ore lezione, 4.5 di esercitazione)
V.1 Bose-Einstein Condensation, van del Waals classical and quantum fluid
V.2 Macroscopic wave function, properties, flux quantization, vortices, Moment Distribution
V.3 Zero resistance, Meissner effect, susceptibility, classification and critical fields
V.4 London Equations, penetration depth,
V.5 Ginzburg-Landau Equations, coherence length and gap, macroscopic coherence, Josephson effect
V.6 BCS model, the gap and coherence length
V.7 Non-conventional superconductors and future research
Bibliografia
Le lezioni sono basate su quattro testi principalli, in ordine decrescente di utilizzo, più letture selezionate fornite dal docente
U. Rössler Solid State Theory, An Introduction. Springer Verlag
J.F. Annett Superconductivity, Superfluids and Condensates. Oxford Master Series
G. Grosso G Parravicini Solid State Physics. Academic Press
D. Khomskii Basic Aspects of the Quantum Theory of Solids, Order and Elementary Excitations. Cambridge Press
Metodi didattici
Lezioni frontali
Utilizzo di strumenti software
Esercitazioni in classe
Compiti a casa
Presentazioni individuali di un tema assegnato
Modalità verifica apprendimento
Una prova di autovalutazione iniziale, non contribuisce al voto finale.
La valutazione dei compiti a casa (peso 50%) e della presentazione individuale (peso 50%) fornisce un voto complessivo da 0 a 15/30.
Una prova scritta finale, affine ai compiti a casa, fornisce un voto da 0 a 15/30.
Il voto finale è la somma dei due.
Altre informazioni
V. pagina Elly del corso dal sito del Corso di Laurea Magistrale in Fisica.
http://elly.smfi.unipr.it/2017/course/index.php?categoryid=23
