OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si prefigge lo scopo di portare lo studente alla conoscenza del comportamento di sistemi chimico-fisici sottoposti a campi magnetici.  Sarà studiato l’effetto di un campo magnetico su un gas, su un liquido o soluzione, su un solido organico o inorganico. Saranno esaminati i principali materiali e composti che presentano attualmente una particolare rilevanza tecnologica e industriale: magneti permanenti, registrazione magnetica, acciai magnetici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Nell’ambito del corso di laurea di scienza e tecnologia dei materiali le competenze acquiste nel corso sono da ritenersi particolarmente adatti per il profilo Scienziato dei Materiali: Specialista nella Ricerca. Tuttavia la parte relativa alle applicazioni tecnologiche dei magneti permanenti fornisce delle competenze che risultano adatte anche al profilo Scienziato dei Materiali: Specialista nella Tecnologia.

PREREQUISITI

Risultano indispensabili le conoscenze acquisite nei corsi di Matematica,  Fisica Generale;  Chimica Generale 

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali Attività di laboratorio . La frequenza alle lezioni frontali è fortemente coinsiglita ed è ritenuta indispensabile per la frequenza del laboratorio

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione – unità di misura nel magnetismo. Sistema SI e sistema c.g.s.Origine del momento magnetico:  Momento magnetico orbitale e Momento magnetico di spin in meccanica quantistica.Stati fondamentali e Regole di Hund. Accoppiamenti (Russell-Saunders, jj).Diamagnetismo: Origine del diamagnetismo; Classificazione sostanze diamagnetiche; Legge di addittività di Pascal.  Paramagnetismo:Trattazione secondo la Teoria di Langevin; Trattazione secondo la meccanica quantistica (equazione di Boltzmann e funzione di Brillouin); Legge di Curie,Legge di Curie-Weiss.Magnetismo nei complessi dei metalli di transizione,Teoria del legame di valenza, Teoria del campo cristallino. Paramagnetismo degli elettroni di conduzione. I sistemi magnetici ordinati: Teoria di Weiss, Modello di Heisenberg, Modello a bande.Teoria RKKY  Ferromagnetismo: Modello di Stoner-Wohlfart, Aspetti fenomenologici. L’anisotropia magnetica. I domini magnetici. Il ciclo di isteresi.  Induzione di saturazione. Rimanenza. Campo coercitivo. Antiferromagnetismo: Teoria del Campo Molecolare, Le transizioni metamagnetiche: transizioni del primo e secondo ordine. Transizioni spin-flop. Transizioni spin-flip. Ferrimagnetismo: Dipendenza di M da T e H. la temperatura di compensazione.Teoria del Campo Molecolare nei sistemi ferrimagnetici.Magneti permanenti.  Superparamagnetismo: Teoria di Langevin applicata a particelle superparamagnetiche. Temperatura di blocking. Definizione di raggio critico della particella superparamagnetica. Magnetismo molecolare: Interazioni di scambio in sistemi di spin organici. Teoria di Blaney-Bowers. Studio di alcuni aspetti tecnologici del magnetismo. Magneti hard, soft, acciai magnetici. Verranno proposte due esercitazione pratiche di laboratorio legate allo studio delle proprietà magnetiche di materiali. Il programma dettagliato del corso verrà discuisso con gli studenti durante il corso.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

S. Blundell, Magnetism in condensed matter. Oxford: Oxford Univesity Press, 2001.

J.M.D. Coey, Magnetism and Magnetic Materials, Cambridge University Press, New York, 2010.

D. Peddis, P. E. Jönsson, S. Laureti, and G. Varvaro, Magnetic interactions: A tool to modify the magnetic properties of materials based on nanoparticles, vol. 6. 2014.

G. Muscas, N. Yaacoub, and D. Peddis, Novel Magnetic Nanostrucures Unique properties and applications. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2019.