Tópicos Especiales de Física del Estado Sólido

PROGRAMA DE ASIGNATURA de POSGRADO
Tópicos Especiales de
Física del Estado Sólido
ASIGNATURA:
Responsable: Horacio M. Pastawski
Colaboradores: Dr. Hernán L. Calvo (Inv. IFEG, docente
UNRC) y Dr. Raúl Bustos-Marún (Inv. IFEG, docente
FCQ-UNC)
CARÁCTER: Posgrado
AÑO: 2014
CRÉDITOS: 3 créditos
CARRERA: Doctorado en Física
RÉGIMEN: Cuatrimestral
CARGA HORARIA: 60 hs.
Formación Requerida: Lic. en Física, Lic, en Química o formación
equivalente en lo referido a las propiedades mecanocuánticas y estadísticas
de la materia condensada.
FUNDAMENTACIÓN Y OBJETIVOS
Este curso está dirigido a los estudiantes del Doctorado en Física
y pretende cubrir temas específicos de la Física del Estado Sólido que permitan
iniciar los trabajos de investigación. Para ello se tomarán temas de la especialidad
del docente y sus colaboradores (Dres. Calvo y Bustos-Marún), que no son
cubiertos en detalles.
Fundamentación: En términos conceptuales este curso se aplican los conceptos
desarrollados en los cursos de Mecánica Cuántica, Termodinámica y Mecánica
estadística para explicar propiedades de la Materia Condensada que impactan en
las tecnologías actuales. Es conveniente, pero no imprescindible, un curso
introductorio en Física del Estado Sólido.
Objetivos: Sus destinatarios son Licenciados en Física, Licenciados en Química o
graduados universitarios que puedan demostrar una formación equivalente en lo
referido a las propiedades mecanocuánticas y estadísticas de la materia
condensada.
Propósito del curso:
Justificar algunas de las novedosas propiedades de nuevos materiales y dispositivos
(electrónicas, térmicas, mecánicas y magnéticas) y las interacciones a escala
atómica formuladas dentro de un formalismo cuántico avanzado.
Poner al estudiante doctoral, en condiciones de iniciar investigación original para
explicar experimentos o hacer desarrollos teóricos originales en algunos de los
siguientes campos listados a continuación. En cuanto sea posible, el énfasis de los
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distintos tópicos se adaptará los campos de investigación de cada uno de los
alumnos, principalmente a través de problemas de resolución individual.
1. Entender y diseñar las propiedades de transferencia electrónica en reacciones
químicas concertadas y catalizadas por sustratos metálicos.
2. Comprender las propiedades básicas de las vibraciones de la red cristalina y
como estas se acoplan con la estructura electrónica.
3. Explicar propiedades básicas de los estados electrónicos de nanoparticulas y
cristales no tradicionales (grafeno, nanotubos de carbono, aislantes topológicos).
4. Proponer modelos de orbitales moleculares basados en las propuestas de
Harrison para diseñar propiedades opto-electrónicas en nanopartículas y moléculas.
(nearly-free) como del modelo de enlaces fuertes.
5. Proponer modelos que describan la dispositivos que involucren transferencia
electrónicas en diversas estructuras: Transistores MOS, Diodos tuneling y Zener,
Puntos Cuánticos, Bombas y Motores Cuánticos, etc.
6. Proponer diseño de materiales para modificar sus propiedades magnéticas y
magnetoelectrónicas.
CONTENIDO
Unidad 1
Electrones en Moléculas,. El Hamiltoniano de Enlaces Fuertes de Harrison. Reglas
de Simetría para las Reacciones de Transferencia electrónica.
Unidad 2 Cristales y Sistemas Finitos. Metodo de las funciones de Green para el
cáculo de la estructura electronica. Condiciones de contornos de sistemas abiertos y
cerrados.Teorema de Bloch en la descripcción tight-binding y el aprovechamiento de
las simetrias cristalinas. Estados superficiales de Tamm y de Schotky.
Unidad 3 Sólidos No-Cristalinos y Amorfos, Cuasicristales y Nanoparticulas y
Sistemas Mesoscópicos. Cálculo e interpretación de las Densidades de Estado.
Unidad 4
Transporte electrónico en el Formalismo de Landauer-Buttiker. Transmitancia y
Matriz de Scattering Cuántico.Aplicaciones al cálculo de corrientes en materiales
basados en carbono: polímeros, nanotubos y grafeno.
Unidad 5
Dinámica Cuántica. Oscilaciones de Bloch. Teoría de Floquet. Formalismos y
magnitudes básicas: Emisividad, tiempo de tránsito, tiempo de coherencia cuántica.
Bombas y motores cuánticos
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Unidad 6
Interaccion electrón-fonón. Modelo de Jahn-Teller. Modos vibronicos. Polarones. Su
efecto en la energia y decoherencias. Efecto Frank-Condon.
Unidad 7
Modelado molecular del magnetismo cuántico. Propiedades de transporte en en
sistemas magnéticos. Modelo microscópico para la Magnetoresistencia Gigante
Unidad 8
Propiedades optoelectrónicas. Plasmones, plasmones superficiales en
nanopartículas, acoplamiento entre de excitaciones plasmónicas en redes de
nanopartículas metálicas.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
• M. P. Marder, Condensed Matter Physics. (2ndEd), Willey 2010, ISBN 978-0-47061798-4
• E. N. Economou, The Physics of Solids, Essentials and Beyond, Springer (2010)
ISBS 978-3-642-020668-1
• W. A. Harrison, Applied Quantum Mechanics. World Scientific (2000) ISBN
9810243758
.
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
• N. Ashcroft y N. D. Mermin, “Solid State Physics”, ISBN: 0-03-083993-9.
• J. M. Ziman, “Principles of the theory of solids”, ISBN: 978-0521297332
• E. Kaxiras, “Atomic and Electronic Structure of Solids”, ISBN: 978-0521523394.
Articulos y Reviews recientes varios
METODOLOGÍA DE TRABAJO
El curso se desarrolla en la forma de clases teórico-prácticas donde se presenta
material teórico que los estudiantes complentarán con lecturas de la bibliografía
listada y artículos científicos. Se incentivará fuertemente la discusión con el docente
y entre los alumnos.
EVALUACIÓN
FORMAS DE EVALUACIÓN
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• El examen final contará de una evaluación oral expositiva de un tema central a
partir del cual se explorarán los conceptos desarrollados en el curso.
• Se propondrán el desarrollo exhaustivo de problemas de nivel pre-investigación
que contengan elementos originales.
CONDICIONES PARA OBTENER LA REGULARIDAD
En acuerdo a lo establecido en la Ordenanza 4/2011, “El alumno deberá:
−
−
cumplir un mínimo de 70% de asistencia a clases teóricas, prácticas, o de
laboratorio,
La asistencia se complementará con la aprobación de los problemas
resueltos,
CONDICIONES PARA OBTENER LA PROMOCIÓN
(completar sólo en caso que se considere el régimen de promoción directa)
−
no hay régimen de promoción.
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