FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO (1° MODULO)

FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO (1° MODULO)

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iten
Codice
72245
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
5 cfu al 3° anno di 8765 SCIENZA DEI MATERIALI (L-30) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/03
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (SCIENZA DEI MATERIALI )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

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

Il corso 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.

Modalità 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

Ricevimento: Su appuntamento da richiedere per email a: vattuone@fisica.unige.it  

LEZIONI

Modalità 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.

 

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale.

Di norma viene effettuata una domanda su agomenti del I modulo ed una su argomenti del secondo, spaziando su tutto il programma.Vengono eventualmente discusse eventuali criticità emerse dall'esame delle relazioni di laboratorio. La valutazione delle relazioni di laboratorio per classi (A,B,C,D: in ordine decrescente di qualià) viene comunicata allo studente  all'inizio dell'esame orale.

Il voto finale è determinato dalla media pesata delle due parti e del giudizio complessivo sulle relazioni di laboratorio, cun un peso indicativo di un terzo ciascuna.

 

Modalità di accertamento

L'esame viene svolto congiuntamente al II modulo.

Le domande poste in sede di esame mirano a determinare il grado di comprensione dell'argomento scelto dalla commissione.

Si valutano la completezza della preparazione, la chiarezza espositiva, la capacità di inquadrare l'argomento, la padronanza delle conoscenze di base necessarie e la capacità di correlare proprietà e struttura dei materiali.

L'esame delle relazioni di laboratorio fornisce lo spunto per un accertamento delle capacità di applicare le conoscenze acquisite per l'interpretazione di dati sperimentali nonché delle capacità di presentare in modo efficace i risultati ottenuti.