Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Programma ITA L'approssimazione di Born-Oppenheimer
L'approssimazione adiabatca
Il teorema di Hellmann-Feynman e di Epstein
Teoria delle bande nei solidi Teorema di Bloch, boundary conditions Metodo variazionale, Metodo tight-binding e sue applicazioni Onde-Piane Ortgonalizzate, Pseudopotenziali e sviluppo in onde piane della Funzione d'onda
Equazione di Hartree e Hartree Fock,Teorema di Koopmans , potenziale di scambio Gas elettronico omogeneo: Trasformata di Fourier del potenziale coulombiano il gas elettronico omogeneo con Hartree Fock. Approssimazione di Slater, Approssimazione di Thomas Fermi . Derivate funzionali
La teoria del Funzionale Densita'
Teorema di Hohenberg e Kokn , Equazioni di Kohn e Sham.
La Local density Approximation. Il problema della gap in DFT.
Esempi di applicazioni della DFT
Proprieta' ottiche Indice di rifrazione complesso. Coefficiente di assorbimento.
La Riflettivita'. La funzione dielettrica. Relazioni di Kramers Kronig e regole di somma
Regola d'oro di Fermi: Calcolo della funzione dielettrica in approssimazione di dipolo
Esempi di funzione dielettrica per metalli, semiconduttori, isolanti. Densita' degli stati congiunta(JDOS) Andamento della JDOS vicino ai punti critici.
Teoria della risposta lineare e TDDFT.
Effetti eccitonici: modello idrogenoide di Mott-Wannier
Teorie ab-initio di stato eccitato
Funzioni di Green classiche. Formalismo della seconda quantizzazione. Propagatore quantistico di singolo elettrone/buca e sua rappresentazione di Lehmann e relazione con eccitazioni elettroniche. Equazione di Dyson. Concetto di Self-energia. Equazione di quasi-particella. Metodo GW. Equazione di Bethe-Salpeter per il calcolo ab-initio di effetti eccitonici nella risposta ottica.
Esercitazioni al calcolatore su DFT, TDDFT, GW e BSE
che prevedono anche una introduzione ai principali comandi in ambiente linux.

Grosso Pastori Parravicini, “Solid State Physics” , Dispense delle lezioni fornite della docente

L'approssimazione di Born-Oppenheimer
L'approssimazione adiabatca
Il teorema di Hellmann-Feynman e di Epstein
Teoria delle bande nei solidi Teorema di Bloch, boundary conditions Metodo variazionale, Metodo tight-binding e sue applicazioni Onde-Piane Ortgonalizzate, Pseudopotenziali e sviluppo in onde piane della Funzione d'onda
Equazione di Hartree e Hartree Fock,Teorema di Koopmans , potenziale di scambio Gas elettronico omogeneo: Trasformata di Fourier del potenziale coulombiano il gas elettronico omogeneo con Hartree Fock. Approssimazione di Slater, Approssimazione di Thomas Fermi . Derivate funzionali
La teoria del Funzionale Densita'
Teorema di Hohenberg e Kokn , Equazioni di Kohn e Sham.
La Local density Approximation. Il problema della gap in DFT.
Esempi di applicazioni della DFT
Proprieta' ottiche Indice di rifrazione complesso. Coefficiente di assorbimento.
La Riflettivita'. La funzione dielettrica. Relazioni di Kramers Kronig e regole di somma
Regola d'oro di Fermi: Calcolo della funzione dielettrica in approssimazione di dipolo
Esempi di funzione dielettrica per metalli, semiconduttori, isolanti. Densita' degli stati congiunta(JDOS) Andamento della JDOS vicino ai punti critici.
Teoria della risposta lineare e TDDFT.
Effetti eccitonici: modello idrogenoide di Mott-Wannier
Teorie ab-initio di stato eccitato
Funzioni di Green classiche. Formalismo della seconda quantizzazione. Propagatore quantistico di singolo elettrone/buca e sua rappresentazione di Lehmann e relazione con eccitazioni elettroniche. Equazione di Dyson. Concetto di Self-energia. Equazione di quasi-particella. Metodo GW. Equazione di Bethe-Salpeter per il calcolo ab-initio di effetti eccitonici nella risposta ottica.
Esercitazioni al calcolatore su DFT, TDDFT, GW e BSE
che prevedono anche una introduzione ai principali comandi in ambiente linux.

Grosso Pastori Parravicini, “Solid State Physics” , Dispense delle lezioni fornite della docente

Biomateriali soffici: definizioni, polimeri funzionalizzati, colloidi.
Microstrutture e mesostrutture. Caratterizzazione di equilibrio e dinamica dei componenti in fase gel: metodi reologici, spettroscopici, calorimetrici e di scattering. Teorie della gelazione. Applicazioni: esempi selezionati dalla letteratura riguardanti sostituti tissutali, agenti di contrasto per ultrasuoni, veicolatori per rilascio controllato di farmaci.

Ian W. Hamley Introduction to Soft Matter Wiley

Strutture cristalline. Reticoli di Bravais, piani e direzioni reticolari. Indici di Miller. Metalli. Solidi ionici. Difetti puntuali. Solidi non-stechiometrici. Difetti estesi (dislocazioni, difetti di superficie, bordi grano, difetti di volume)
Proprietà meccaniche dei materiali. Comportamento elastico. Curva sforzo-deformazione. Fatica. Scorrimento viscoso. Frattura fragile e duttile. Teoria di Griffith. Statistica di Weibull. Comportamento visco-elastico dei polimeri. Materiali compositi.
Superfici dei solidi. Fisisorbimento e Chemisorbimento. Isoterme di adsorbimento (Langmuir, BET). Cinetica di adsorbimento.
Processi di sinterizzazione di polveri. Equazione di Laplace. Evoluzione della microstruttura. Sinterizzazione allo stato solido. Sinterizzazione attivata. Sinterizzazione con formazione di fase liquida. Processi pressure-assisted.
Processi di deposizione di film da fase gassosa. Processi PVD: evaporazione, sputtering, magnetron sputtering, processi ad arco ed arco filtrato. Processi CVD: CVD termico, CVD assistito da plasma (PACVD), Hot Filament CVD.
Celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC): scelta dei materiali e processing. Uso di film di elettroliti ceramici elettrodo-supportati.

Gli studenti avranno copia dei lucidi e del materiale proiettato a lezione. Ciononostante, può essere utile la consultazione dei seguenti libri: 1) Anthony R. West, "Basic Solid State Chemistry", J. Wiley, USA (1999); 2) William D. Callister, Jr., “Scienza e Ingegneria dei Materiali. Una Introduzione”; EdiSES, Napoli (2002); 3) William F. Smith, “Scienza e tecnologia dei materiali”; McGraw-Hill Libri Italia srl, Milano (1995).

Strutture cristalline. Reticoli di Bravais, piani e direzioni reticolari. Indici di Miller. Metalli. Solidi ionici. Difetti puntuali. Solidi non-stechiometrici. Difetti estesi (dislocazioni, difetti di superficie, bordi grano, difetti di volume)
Proprietà meccaniche dei materiali. Comportamento elastico. Curva sforzo-deformazione. Fatica. Scorrimento viscoso. Frattura fragile e duttile. Teoria di Griffith. Statistica di Weibull. Comportamento visco-elastico dei polimeri. Materiali compositi.
Superfici dei solidi. Fisisorbimento e Chemisorbimento. Isoterme di adsorbimento (Langmuir, BET). Cinetica di adsorbimento.
Processi di sinterizzazione di polveri. Equazione di Laplace. Evoluzione della microstruttura. Sinterizzazione allo stato solido. Sinterizzazione attivata. Sinterizzazione con formazione di fase liquida. Processi pressure-assisted.
Processi di deposizione di film da fase gassosa. Processi PVD: evaporazione, sputtering, magnetron sputtering, processi ad arco ed arco filtrato. Processi CVD: CVD termico, CVD assistito da plasma (PACVD), Hot Filament CVD.
Celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC): scelta dei materiali e processing. Uso di film di elettroliti ceramici elettrodo-supportati.

Gli studenti avranno copia dei lucidi e del materiale proiettato a lezione. Ciononostante, può essere utile la consultazione dei seguenti libri: 1) Anthony R. West, "Basic Solid State Chemistry", J. Wiley, USA (1999); 2) William D. Callister, Jr., “Scienza e Ingegneria dei Materiali. Una Introduzione”; EdiSES, Napoli (2002); 3) William F. Smith, “Scienza e tecnologia dei materiali”; McGraw-Hill Libri Italia srl, Milano (1995).

Introduzione alla Scienza e Tecnologia su scala Nanometrica. Tecniche di Superficie in Ultra Alto Vuoto e Struttura delle Superfici Solide.
Principali processi fisici che intervengono quando una particella carica e/o una radiazione interagiscono con la materia.
La Microscopia di sonda a Scansione: in particolare la Microscopia a Scansione a Effetto Tunnel, in Vuoto e in Liquido e La Microscopia a Forza Atomica Sono individuati i principi teorici di funzionamento, l’apparato sperimentale e l’analisi dei dati.
La Microscopia Elettronica : in particolare in Trasmissione e in Scansione.
Moderne tecniche di litografia su scala nanometrica quali la Nanolitografia basata sull’Autorganizzazione e la Nanostrutturazione Artificiale e Naturale dei materiali.

1. Introduction to Nanoscale Science and Technology” Ed by M. Di Ventra, S. Evoy, J.R. Heflin Cap 1, Cap. 2, Cap. 4-6 Cap. 12
2. Grosso and Pastori Parravicini “Solid State Physics”, Cap 2
3.Microscopia SPM Dawn Bonnell: Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: Theory, Techniques and Application Cap 2 tutto, Cap 3 tutto, Cap 4 tutto 3.
4. Microscopia STM C. J. Chen:’Introduction to Scanning Tunneling Microscopy’: Cap. 1 tutto,
5. Microscopia SPM Hamers, Ann. Phys Chem 1989 vol 40, pag 531 “Atomic Resolution Surface Spectroscopy with the Scanning Tunneling Microscope”
6. Microscopia Elettronica :Weile Zhou & Zhong Lin Wang “Scanning Microscopy for Nanotechnology Techniques and Applications” , Springer
7. G. Ertl, J. Küppers, “Low Energy Electrons and Surface Chemistry”, VCH, Weinheim (1985).
8.D. Briggs and M. Seah “Practical surface analysis“ Wiley, Chichester (1993)
9. E. Placidi “Introduzione alla microscopia a forza atomica” Ed. Lulu
10.E. Placidi “Elementi di fisica del vuoto” Ed. Lulu

Elementi di criogenia e delle tecniche di raffreddamento dei gas. Isentropic and isenthalpic cooling. Raffreddamento isentalpico ed isoentropico. Liquefazione e proprietà degli isotopi dell’elio. Scambiatori di calore, motori ad espansione, refrigeratori a diluizione. Smagnetizzazione adiabatica e nucleare. Termometria a basse temperature. Superconduttori del I e del II tipo. Proprietà magnetiche dei superconduttori. Il modello di London e la teoria fenomenologica di Landau-Ginsburg. Superconduttività debole (effetto Josephson e SQUIDs). I cuprati e le altre nuove famiglie di materiali superconduttori. La superconduttività a bassa dimensionalità.

G. White, Experimental techniques in low temperature physics, Clarendon, Oxford
P. G. De Gennes, Superconductivity of metals and alloys, Benjamin (new ed. 198

Introduzione ai nanomateriali inorganici ed alle nanostrutture (0-D, 1-D e 2-D). Stato dell’arte e prospettive. Nanoparticelle, nanopolveri, nanocapsule, materiali nanoporosi, quantum dots, nanofibre, nanotubi, dendrimeri, film sottili. Gli approcci: bottom-up e top-down. Tecniche di processo: sintesi chimiche, trattamenti post-sintesi, tecniche litografiche. Caratterizzazioni morfologiche e strutturali .Proprietà ed applicazioni di importanti classi di materiali, con particolare riferimento a nanostrutture di Carbonio ( fullereni, grafene, nanotubi , nanodiamanti) , ossidi, materiali per sensoristica e nanomateriali per celle fotovoltaiche DSSC.

Nanomaterials, Nanotechnologies and Design , by Schodek, Ferriera and Ashby , Elsevier ebook ISBN 9780080941530

Dal campo elettromagnetico alla luce. I coefficienti di Einstein. Transizioni radiative negli atomi, allargamenti di riga, generalità sul laser. Fluttuazioni classiche dell’intensità di una sorgente, le diverse scale dei tempi coinvolte. Collegamento tra grandezze misurabili (assobimento, riflettività, indice di rifrazione) e caratteristiche microscopiche di un materiale. Teoria della risposta causale lineare: le relazioni di dispersione di Kramers-Kronig. La quantizzazione del campo elettromagnetico: il fotone. Interazione radiazione materia quantistica. Caratteristiche della radiazione classica: coerenza del primo e del secondo ordine. Formulazione quantistica: come si modifica il formalismo per la coerenza del primo e del secondo ordine. Differenze ed analogie. L’esperimento di Young. L’esperimento di Hanbury-Brown e Twiss.
ESPERIMENTI POSSIBILI DI LABORATORIO
La simulazione di una sorgente di radiazione caotica
L’esperimento di Young nella forma originale del 1803
La misura del fotone singolo con un fotomoltiplicatore, separazione del segnale dal rumore.
Poling e SHG in materiali nonlineari di tipo organico

Quantum Optics – An Introduction by Mark Fox Oxford isbn 9780198566731
The quantum theory of light – Rodney Loudon, Oxford Sci. Pub. isbn 0198501765