00123 - CHIMICA FISICA DELLO STATO SOLIDO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha le conoscenze di base relative: alle interazione intermolecolari e alle conseguenze sullo stato fisico della materia: ordine e disordine; ai metodi numerici ed analitici per la valutazione del valore medio di quantità macroscopiche dalle proprietà microscopiche della materia; al trattamento dei difetti puntuali nello stato solido; alla descrizione delle vibrazioni e degli elettroni nei solidi; ai metodi di spettroscopia ottica in uso nello studio nei solidi.

Contenuti

1)Forze intermolecolari. Espansione multipolare. La polarizzabiltà. Energia reticolare in un cristallo ionico. Ordine-disordine.

2) Elementi di termodinamica statistica. Macro e microstati. La probabilità. Distribuzioni. Il modello del random walk. Calcolo dei valori medi. Lo spazio delle fasi. Le medie. Il metodo degli ensembles.  La distribuzione di Boltzmann. La funzione di partizione canonica. Le fluttuazioni. Particelle indistinguibili e distribuzione di Fermi-Dirac. Statistica numerica: metodi di simulazione. La funzione di distribuzione di coppia.

3)Difetti nei solidi. La termodinamica e la statistica dei difetti. La capacità termica. Difetti elettronici: Centri di colore.

4)Vibrazioni in un cristallo armonico I modelli di Einstein.Modello di Debye. La capacità termica a bassa temperatura. . Densità degli stati. Curve di dispersione: branche acustiche e ottiche.  Gli spettri vibrazionali di solidi. 

5) Elettroni in solidi. Il modello dell'elettrone libero.Il contributo elettronico alla capacità termica. Elettroni in potenziali periodici. Le funzioni di Block. Il modello del tight binding. Bande di energia. Proprietà ottiche.  

 

Testi/Bibliografia

Il testo di accompagnamento alle lezioni sarà reso disponibile prima delle lezioni.

Alcuni utili testi di consultazione:

The physical chemistry of solids; R.J.Borg and G.J Dienes  Academic Press Inc., NY 1992

The electronic structure and Chemistry of solids, P.A.Cox Oxford Science Publications, Oxford1998

Metodi didattici

Lezioni in aula illustrate attraverso diapositive e/o lucidi.

Esercitazioni numeriche al computer ed esercitazioni di laboratorio connesse con gli argomenti sviluppati precedentemente a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame finale (che dà luogo al voto)

Relazioni elaborate a conclusione di ciascuna esercitazione (che non danno luogo a valutazione di merito).

Strumenti a supporto della didattica

Video proiettore, Lavagna (per le lezioni)

Apparati strumentali (spettrometri), PC (per le esercitazioni)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Grazia Giorgini