Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze su: stati della materia (gas, solidi cristallini e amorfi, liquidi classici e quantistici, cristalli liquidi, colloidi e polimeri) - Metodologie di indagine (sperimentali, teoriche, computazionali) – Proprietà termodinamiche, elettroniche, strutturali e di trasporto - Fenomenologia delle transizioni di fase (fusione/sublimazione, solidificazione, liquefazione/condensazione) - Modelli teorici.

Metodi didattici

Lezioni frontali + esercitazioni

Prerequisiti

Gli studenti devono avere acquisito la conoscenza di metodi matematici avanzati tipicamente necessari nei corsi base di meccanica quantistica, disciplina che si suppone essi abbiano anche seguito preliminarmente. Risulta anche utile una conoscenza degli elementi base di meccanica statistica per seguire le lezioni della seconda parte del corso.

Verifiche dell'apprendimento

Prova scritta + colloquio orale

Programma del Corso

Stato Solido: Fasi condensate della materia – Solidi ordinati – Reticoli di Bravais – Strutture cristalline: descrizione e loro diffusione in natura – L'indagine cristallografica: sonde impiegate e condizioni di diffrazione – Il reticolo reciproco – Hamiltoniana microscopica per un solido ordinato – Oscillatore armonico: formalismo dei numeri di occupazione – Oscillatori accoppiati e passaggio a modi normali – Quantizzazione delle vibrazioni reticolari – Modi acustici, fononi acustici – Fononi ottici – Modi normali e condizioni periodiche - Gas di elettroni liberi - Gas di elettroni in potenziale periodico – Insorgenza della struttura a bande - Equazioni accoppiate per lo sviluppo in serie di vettori d'onda del reticolo reciproco – Gas di elettroni interagenti col reticolo e gap a bordo zona Brillouin – Schema delle bande estese e ripetute – Bande nei metalli, nei semiconduttori e negli isolanti. STATO LIQUIDO: CONCETTI BASE DELLA FISICA DEI LIQUIDI – FUNZIONE DI DISTRIBUZIONE RADIALE G(R) – LEGAME TRA FUNZIONE DI DISTRIBUZIONE RADIALE, ENERGIA E PRESSIONE – CONSISTENZA TERMODINAMICA – CALCOLO DELLA G(R) TRAMITE SIMULAZIONE; CENNI ALLA DINAMICA MOLECOLARE E AL MONTE CARLO – MODELLI, ESPERIMENTI E TEORIE VS. SIMULAZIONE - IL FATTORE DI STRUTTURA E IL SUO LEGAME CON L'ESPERIMENTO -ESPRESSIONE MICROSCOPICA E CALCOLO DELL'INTENSITÀ DI SCATTERING DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA – EQUAZIONE DI ORNSTEIN-ZERNIKE – ESPRESSIONE DELLA G(R) DALL'ESPANSIONE CLUSTER E CENNO AI DIAGRAMMI – CHIUSURE PER L'EQUAZIONE INTEGRALE DI OZ – APPROSSIMAZIONE DI PERCUS-YEVICK: IL CASO DELLE SFERE DURE APPROSSIMAZIONE HYPERNETTED CHAIN – GENERALIZED MEAN SPHERICAL APPROXIMATION E MODIFIED HYPERNETTED CHAIN APPROXIMATION: IL CASO DELLE SFERE DURE CON ATTRAZIONE YUKAWA – IL CASO DEI FULLERENI E DELLE SOLUZIONI PROTEICHE. CENNI DI FISICA DELLA MATERIA SOFFICE: INTRODUZIONE ALLA FISICA DELLA MATERIA SOFFICE – COLLOIDI; POLIMERI; CRISTALLI LIQUIDI; SOLUZIONI PROTEICHE; VETRI: CARATTERISTICHE GENERALI E FENOMENOLOGIA – SOLUZIONI REGOLARI E DIAGRAMMA DI FASE RELATIVO – EQUAZIONE DI STOKES-EINSTEIN – COLLOIDI E SOSPENSIONI COLLOIDALI; CRISTALLI LIQUIDI; POLIMERI; GEL; AGGREGAZIONE SOPRAMOLECOLARE; MICELLE; PROTEINE: CENNI DI DESCRIZIONE QUANTITATIVA.