Complementos de Física Matéria Condensada

Código:

F504

Sigla:

F504

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2009/2010 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:F	14	Plano de Estudos do Mestrado em Física	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Expor os conceitos básicos da física de matéria condensada. Apresentar os tipos principais das estruturas de matéria sólida, amorfa e líquida.
Estabelecer os princípios da simetria cristalina e as relacionadas grandezas físicas conservadas, introduzir os alunos ás bases da teoria das bandas e as suas relações com as características observáveis dos sólidos.
Apresentar as básicas propriedades físicas dos materiais isoladores, metálicos, semicondutores e semimetálicos, expor os mecanismos da intercorrelação entre seus diferentes graus de liberdade.
Expor os conceitos das fenómenos quânticos macroscópicos na matéria condensada, especialmente o fenómeno da supercondutividade e as suas aplicações práticas.
Introduzir os alunos na fenomenologia e bases teóricas das transições de fase dos diferentes tipos nos sólidos.
Apresentar os específicos fenómenos devidos á perturbação da ordem cristalina por variados defeitos e as aplicações práticas destes fenómenos nos sólidos.
Desenvolver as aptidões para solução dos problemas práticos relacionados à termodinâmica, óptica, propriedades eléctricas e magnéticas dos sólidos.

Programa

Estruturas fundamentais de materia condensada. Materiais cristalinos, amorfos e líquidos, materia “fofa”. Graus de liberdade interna e estados de fase dos corpos contínuous, clasificação dos materiais. Metais, isoladores, semicondutores e semimetais. Ordens magnética e eléctrica, supercondutores e superfluidos.
Ordem cristalina e simetria cristalina. Grupos espaciais e pontuais de simetria. Células elementar e de Wigner-Zeitz. Espaço recíproco e zonas de Brillouin. Exemplos para redes cristalinas cúbicas. Teorema de Bloch e estados de excitação, quase-partículas e bandas energéticas nos sólidos. Densidade de estados e singularidades de van Hove. Relações com dimensão de espaço e de parâmetro de ordem.
Propriedades elásticas, vibrações da rede cristalina e estados fonónicos. Rede harmónica, modelos de Einstein e Debye e calor específico. Propriedades ópticas dos isoladores.
Metais, superfície de Fermi e os seus tipos, propriedades resistivas, magnéticas, galvanotérmicas e galvanomagnéticas. Calor específico. Resposta magnética de um metal. Princípios dos métodos ab-initio de cálculo de bandas electrónicas. Teorema de Kohn-Sham e funcionais de densidade. Teorema de Born-Oppenheimer e movimentos de rede e dos electrões.
Magnetismo e os seus tipos: localizado e itinerante. Tipos da ordem magnética em sólidos. Ondas da densidade de spin e as excitações de spin.
Processos de transporte em sólidos, suas características e parâmetros. Equação cinética de Boltzmann. Coeficientes cinéticos e as relações de Onsager.
Supercondutividade, a sua fenomenologia e mecanismos físicos. Supercondutividade de altas temperaturas críticas. Superfluidez e outros fenómenos quânticos macroscópicos.
Transições de fase nos sólidos, os seus tipos e parâmetros de ordem. Método de campo médio, teoria de Curie-Weiss. Teoria de Landau das transições de fase e os seus desenvolvimentos. Efeitos das flutuações e fenómenos críticos. Classes da universalidade.
Conceitos de desordem nos sólidos. Tipos de desordem. Efeitos de desordem nos espectros das excitações cristalinas. Estados extendidos e localizados. Tipos dos defeitos e estados de excitação associados com defeitos. Aplicações aos semicondutores dopados.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Leccionamento do curso nas áulas teóricas com uso dos recursos de multimédia.
Trabalhos teórico-práticos incluem solução dos problemas seleccionados na casa
com a sua posterior apresentação oral nas áulas TP, sendo atribuidos os bonos que
contribuem à avaliação final.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Fórmula de cálculo da classificação final

Exame final, contribui com 75% à nota final. Os restantes 25% se atribue na base das actividades durante as aulas teórico-práticas.

Provas e trabalhos especiais

Um teste no fim do curso quja avaliação positiva pode servir para nota final de curso.