PRESENTAZIONE

Il corso è articolato in due moduli.

Il I modulo si propone di fornire agli studenti una introduzione alle proprietà magnetiche dei materiali ed alle loro proprietà termiche.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha l’obiettivo di: descrivere una ampia gamma di tecniche e dati sperimentali relativi alle proprietà termiche, elettriche e magnetiche, di fornire i modelli interpretativi di base per la loro comprensione e di definire i parametri caratteristici dei materiali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula con erogazione d tipo tradizionale ed impiego di presentazioni Power Point rese disponibili su Aulaweb.

Esercitazioni di laboratorio:

Utilizzazione del laboratorio didattico di Fsica della Materia (PF4 DIFI) per spettroscopia Auger.

Dimostrazione mediante uso di sorgente XPS presso laboratori di ricerca DIFI (PF2, L 200).

Gli studenti partecipano alle attività di laboratorio in piccoli gruppi e ciscun gruppo deve presentare una relazione scritta aleno 7 gg prima dell'appello d'esame. In tale relazione devono essere presentati: lo scopo dell'esperienza, una breve descrizione dell'apparato sperimentale usato, i dati acquisti ed una loro analisi critica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

PARTE TEORICA

Classificazione fenomenologica dei materiali rispetto alle proprietà  magnetiche.

Definizione di moment magnetico.

Coppia agente su un momento magnetico.

Riepilogo sui vettori B, H ed M.

Cenni sul potenziale vettore.

Hamiltoniano di un atomo in un campo magnetico esterno (elettroni indipendenti).

Diamagnetismo. Trattazione quantistica

Precessione di Larmor.

Paramagnetismo. Trattazione classica  e cenni alla trattazione quantistica.

Momento magnetico di un atomo e di uno ione: regole di Hund.

Momento magnetico di ioni 3d e 4f.

Effetto del campo cristallino sull’ordine dei riempimenti dei livelli.

Introduzione al ferromagnetismo.

Introduzione all’integrale di scambio: funzione d’onda di due elettroni. Stati di singoletto e di tripletto.

Tipi di ordinamento magnetico:

antiferromagnetico, ferrimagnetico, ordinamento elicoidale

Assi di facile e difficile magnetizzazione. Energia di anisotropia magnetocristallina.

Stima della dimensione dei bordi di dominio.

Cenno alla magnetostrizione.

Ciclo di isteresi: campo coercitivo, magnetizzazione residua, magnetizzazione di saturazione.

Ferromagneti dolci e duri ed esempi di loro applicazioni.

Paramagnetismo di Pauli.

Introduzione alle proprietà termiche.

Riepilogo sulla dipendenza del calore specifico dalla temperatura.

Anomalie del calore specifico.

Definizione di  coefficiente di dilatazione lineare e volumico.

Costante di Gruneisen

Definizione di conduttività termica.

Prima e seconda legge di Fourier.

Descrizione microscopica della conduttività termica.

Tempo di rilassamento e cammino libero medio dei portatori.

Tempo di rilassamento. Meccanismi di scattering.

Dipendenza della conduttività termica elettronica dalla temperatura. Ruolo dei difetti e delle impurezze-

Contributo fononico alla conduttività termica. Scattering da bordo di grano e difetti puntuali. Processi umklapp.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO

Spettroscopia Auger

Spettroscopia di fotoemissione

TESTI/BIBLIOGRAFIA

S. Blundell: Magnetism in condensed matter Oxford Master Seires in Condensed Matter Physics.

R. Berman, Thermal conduction in solids Clarendon Press (1976)

Slides e materiale postato su Aulaweb.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DANIELE MARRÉ (Presidente)

ALESSANDRO LEVERATTO

LUCA VATTUONE (Presidente Supplente)

EMILIO BELLINGERI (Supplente)

MARINA PUTTI (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 30 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale. Di norma, viene posta una domanda sugli agomentali del modulo I e una sugli argomenti del secondo, che vanno dall'intero programma. Infine vengono discusse le eventuali critiche emerse dall'esame dei rapporti di laboratorio. La valutazione delle relazioni di laboratorio per classe (A, B, C, D: in ordine decrescente di cui) è comunicata allo studente all'inizio della prova orale. Il voto finale è determinato dalla media ponderata delle due parti e dalla prova complessiva delle relazioni di laboratorio, con un peso indicativo di un terzo ciascuna.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame è svolto congiuntamente al modulo II. Le domande poste durante l'esame hanno lo scopo di determinare il grado di comprensione dell'argomento scelto dalla commissione. Si valutano la completezza della preparazione, la chiarezza, la capacità di inquadrare la materia, la conoscenza generale di base della fisica dei materiali e la capacità di correlare proprietà e struttura dei materiali. L'esame delle relazioni di laboratorio fornisce la base per una valutazione della capacità di applicare le conoscenze acquisite per l'interpretazione dei dati sperimentali e la capacità di presentare efficacemente i risultati ottenuti.

Calendario appelli