FISICA DELLA MATERIA 2

Informazioni in aggiornamento fino al 30/06/2026

CODICE	61844
ANNO ACCADEMICO	2026/2027
CFU	6 cfu anno 1 FISICA 11908 (LM-17 R) - GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE	PHYS-04/A
LINGUA	Italiano (Inglese a richiesta)
SEDE	GENOVA
PERIODO	1° Semestre
MATERIALE DIDATTICO	AULAWEB

PRESENTAZIONE

Questo insegnamento offre una panoramica delle proprietà elettroniche nei solidi, fornendone i principali fondamenti.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Questo insegnamento si propone di fornire i fondamenti della fisica dei solidi, con particolare attenzione alle proprietà elettroniche. L’obiettivo principale è quello di spiegare la dinamica degli elettroni all’interno dei solidi cristallini con particolare enfasi ai semiconduttori. Verranno inoltre spiegate le principali proprietà magnetiche dei solidi, tra cui il ferromagnetismo. Infine si getteranno le basi teoriche per una comprensione del comportamento dei superconduttori e delle loro proprietà di trasporto

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’obiettivo formativo di questo insegnamento è spiegare la dinamica degli elettroni all’interno dei solidi cristallini con particolare enfasi ai semiconduttori, ai materiali magnetici e ai superconduttori. Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le competenze necessarie a comprendere le proprietà degli elettroni nei solidi. In particolare avrà acquisito le basi per comprendere i comportamenti dei semiconduttori, del magnetismo e della superconduttività.

MODALITA' DIDATTICHE

Corso frontale svolto alla lavagna con qualche supporto di slides per dati sperimentali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Bande elettroniche nei cristalli

Richiami ai reticoli di Bravais e al reticolo reciproco. Scale dinamiche degli elettroni nei solidi.
Teorema di Bloch: bande e gap di energia. Esempio di modello a legame forte.
Occupazione delle bande: metalli e isolanti. Esempi (sistemi 3D, grafene).

Proprietà dinamiche e di trasporto

Moto semiclassico: pacchetto di Bloch, velocità di gruppo e massa efficace.
Dinamica in presenza di campi esterni. Processi di scattering e conducibilità elettrica.

Semiconduttori

Semiconduttori a gap diretto o indiretto, transizioni ottiche interbanda.
Concetto di lacuna. Statistica dei portatori all’equilibrio termodinamico.
Legge di azione delle masse e concentrazione dei portatori per semiconduttori non drogati.
Drogaggio nei semiconduttori, modello a idrogenoide, concentrazioni dei portatori.
Proprietà di trasporto: corrente di deriva e di diffusione, processi di ricombinazione e generazione.
Applicazioni tecnologiche: giunzione pn, LED.

Magnetismo

Introduzione alle proprietà magnetiche.
Comportamenti magnetici di singoli atomi: termini diamagnetici e paramagnetici.
Suscettività magnetica di atomi paramagnetici, legge di Curie.
Ferromagnetismo: modello fenomenologico di Weiss, interazione di scambio, Hamiltoniana di Heisenberg.
Campo medio e identificazione del campo efficace di Weiss.
Teoria di Landau sulle transizioni di fase.

Superconduttività

Aspetti fenomenologici: proprietà elettriche, termodinamiche e magnetiche.
Effetto Meissner e modello fenomenologico di London.
Origine dell’interazione attrattiva tra elettroni, coppia di Cooper e stima dell’energia di legame.
Teoria fenomenologica di Ginzburg Landau per la descrizione della transizione alla fase superconduttiva.
Quantizzazione del flusso, effetto Josephson.
Teoria microscopica BCS: condensato di coppie, Hamiltoniana BCS, approccio variazionale per lo stato fondamentale. Diagonalizzazione dell'Hamiltoniana BCS in campo medio: eccitazioni.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

*G. Grosso and G. Pastori-Parravicini "Solid State Physics", Academic Press (2014).

* H.Ibach and H Luth "Solid-State Physics, IV Edition, Springer (2009).

* N. Ashcroft and N. Mermin "Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976).

* C. Kittel "Introduzione alla Fisica dello Stato Solido", Casa Editrice Ambrosiana (2008).

* M. Sassetti "Fisica della Materia 2", appunti relativi alle lezioni svolte in classe (2026).

DOCENTI E COMMISSIONI

MAURA SASSETTI

Ricevimento: I ricevimenti vengono concordati con gli studenti su appuntamento e alla fine della lezione.

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 23 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

Esame scritto e orale.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Durante l'anno vengono date delle esercitazioni per accertare periodicamente l'apprendimento degli studenti.

La prova scritta di esame è organizzata con problemi sul programma di esame. Ogni problema ha più domande con un difficoltà graduate che permetta al docente di effettuare un accertamento del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Ad ogni domanda di ciascun problema è associato un punteggio che tiene anche conto della difficoltà del tema d'esame. E' così possibile associare in modo preciso il punteggio totale acquisito.

L'esame orale è sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata di circa 30 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione e autonomia.

Della parte di esame scritto e di quella orale vengono fatte delle medie pesate. La Commissione decide preventivamente e uniformemente per tutte le sessioni di esame, quale peso relativo dare alle due prove. Con queste modalità, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare.

ALTRE INFORMAZIONI

Strumenti compensativi e misure dispensative Disabilità/Invalidità/Disturbo Specifico dell'Apprendimento

Le misure dispensative e gli strumenti compensativi servono a mettere gli studenti in condizione di raggiungere gli stessi obiettivi di apprendimento dei compagni di studio, non a facilitare l'esame.

L’utilizzo di strumenti compensativi e l’applicazione di misure dispensative devono essere preventivamente autorizzati dal Docente titolare dell'insegnamento in accordo con il Referente.

Per usufruire degli adattamenti in sede di esame compila il Modulo per la richiesta di adattamenti; la richiesta verrà inviata automaticamente dal sistema al docente titolare dell’insegnamento, al Referente della tua Scuola/Area/Dipartimento e in copia conoscenza al Settore; inoltre anche tu riceverai copia della richiesta inviata tramite e-mail.

Gli adattamenti di cui gli studenti possono usufruire sono i seguenti: