Wykłady z fizyki fazy skondensowanej dla doktorantów Studium Doktoranckiego IFM PAN

 

Tytuł wykładu: Struktura elektronowa i właściwości elektryczne

Prowadzący:
dr hab. Maria Pugaczowa-Michalska (cz. 1)
dr hab. Maciej Zwierzycki (cz. 2)

Termin: semestr zimowy 2019/2020

 cz. 1

1. Pierwsze elektronowe teorie ciała stałego: teorie Drudego i Lorentza. Teoria Sommerfelda. Wiązania w kryształach. Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Stan podstawowy.
2. Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Rozkład statystyczny Fermiego-Diraca. Termodynamiczne własności układu swobodnych elektronów. Teoria Sommerfelda przewodnictwa metali.
3. Sieć odwrotna. Pierwsza strefa Brillouina. Schematy stref Brillouina. Powierzchnia Fermiego.
4. Poziomy energetyczne elektronu w potencjale periodycznym. Warunki brzegowe Borna‑Karmana. Potencjał okresowy i twierdzenie Blocha. Gęstość poziomów i osobliwości van Hove’a.
5. Elektrony w słabym potencjale okresowym. Przybliżenie elektronów prawie swobodnych. Równanie kp. Rachunek zaburzeń dla stanów niezdegenerowanych i zdegenerowanych. Model Kroniga-Penneya.
6. Przybliżenie silnego wiązania. Główne założenia przybliżenia silnego wiązania. Sformułowanie ogólne. Wyznaczanie pasma s. Funkcje falowe przybliżenia silnego wązania i Funkcje Wanniera.
7. Metody wyznaczania struktury elektronowej. Elementy teorii funkcjonału gęstości. Przybliżenie Borna‑Oppenheimera. Twierdzenia Hohenberga‑Kohna. Równanie Kohna‑Schama. Energie wymienno‑korelacyjne.

cz. 2

8. Quasi-klasyczna dynamika elektronów pasmowych w polu elektromagnetycznym: równania ruchu, orbity elektronowe i dziurowe, pojęcie masy efektywnej.
9. Własności transportowe ciał stałych: równanie Boltzmana, przewodnictwo elektryczne, magnetoopór, efekt Halla.
10. Zjawiska termoelektryczne: ogólne współczynniki transportowej, przewodnictwo cieplne, zjawiska Seebecka i Peltiera.
11. Zjawisko de Haasa – van Alphena (i pokrewne) oraz jego zastosowanie do wyznaczania powierzchni Fermiego.
12. Półprzewodniki: poziomy domieszkowe, elektrony i dziury w półprzewodnikach, statystyka obsadzenia poziomów, ruchliwość nośników, złącze p-n, złącze metal-półprzewodnik, tranzystory MOSFET.
13. Transport spinowo spolaryzowany: gigantyczny (GMR) i tunelowy (TMR) magnetoopór, prądowe przełączanie momentu magnetycznego, ruch ścian domenowych.
14. Podstawowe własności dielektryków: pole lokalne, funkcja dielektryczna, straty dielektryczne, katastrofa polaryzacyjna i ferroelektryki.

 

Tytuł wykładu: Budowa i dynamika fazy skondensowanej

Prowadzący:
dr hab. Maria Augustyniak-Jabłokow
dr hab. Arkadiusz Brańka, prof. IFMPAN

Termin: semestr zimowy 2016/2017

Plan wykładów

1. Krystalografia
   1. Kryształy:
      • podstawowe prawa krystalografii;
      • symetria sieci przestrzennej.
   2. Sieć odwrotna:
      • koncept sieci odwrotnej;
      • metody tworzenia sieci odwrotnej;
      • zastosowania sieci odwrotnej.
   3. Metody badania struktury ciał krystalicznych:
      • metody bazujące na opisie postaci kryształu;
      • metody dyfrakcyjne.
   4. Zależność między strukturą a własnościami materiałów. Rzeczywista struktura kryształów
2. Omówienie przykładów miękkiej materii (MM) :
1. koloidy
2. ciekłe kryształy
3. polimery
4. inne materiały MM
3. Rodzaje oddziaływań w układach mikro i mezoskopowych.
4. Opis własności fizycznych fazy skondensowanej:
   1. elementy mechaniki statystycznej i termodynamiki
   2. elementy teorii cieczy
   3. elementy teorii sprężystości i reologii
   4. wybrane modele MM
   5. metody symulacji układów cząsteczek
5. Dynamika sieci krystalicznej:
   1.  fonony
   2. modele ciepła właściwego
   3. przewodnictwo cieplne

 

 

Tytuł wykładu: Struktura elektronowa i właściwości elektryczne

Prowadzący:
dr hab. Maria Pugaczowa-Michalska
dr hab. Maciej Zwierzycki

Termin: semestr zimowy 2015/2016

Plan wykładów

1. Pierwsze elektronowe teorie ciała stałego. Elektrony swobodne w stanie podstawowym

2. Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Stan podstawowy. Własności termodynamiczne

3. Sieć odwrotna. Powierzchnia Fermiego. Powierzchnia Fermiego w konstrukcji Harrrisona

4. Potencjał okresowy i twierdzenie Blocha. Poziomy energetyczne elektronu w potencjale okresowym

5. Elektrony w słabym potencjale okresowym. Przybliżenie elektronów prawie swobodnych

6. Przybliżenie silnego wiązania. Funkcje Wanniera

7. Elementy teorii funkcjonału gęstości. Twierdzenia Hohenberga-Kohna. Równanie Kohna-Shama. Energie wymienno-korelacyjne

8. Quasi-klasyczna dynamika elektronów pasmowych w polu elektromagnetycznym: równania ruchu, orbity elektronowe i dziurowe, pojęcie masy efektywnej

9. Własności transportowe ciał stałych: równanie Boltzmana, przewodnictwo elektryczne, magnetoopór, efekt Halla

10. Zjawiska termoelektryczne: ogólne współczynniki transportowej, przewodnictwo cieplne, zjawiska Seebecka i Peltiera

11. Zjawisko de Haasa – van Alphena (i pokrewne) oraz jego zastosowanie do wyznaczania powierzchni Fermiego

12. Półprzewodniki: poziomy domieszkowe, elektrony i dziury w półprzewodnikach, statystyka obsadzenia poziomów, ruchliwość nośników, złącze p-n

13. Transport spinowo spolaryzowany: gigantyczny (GMR) i tunelowy (TMR) magnetoopór, prądowe przełączanie momentu magnetycznego, ruch ścian domenowych

14. Podstawowe własności dielektryków: pole lokalne, funkcja dielektryczna, straty dielektryczne, katastrofa polaryzacyjna i ferroelektryki

 

Termin: semestr zimowy 2014/2015

Tytuł wykładu: Magnetyzm i nadprzewodnictwo

Prowadzący:
prof. IFM PAN dr hab. Stanisław Lipiński
prof. IFM PAN dr hab. Bartłomiej Andrzejewski

Plan wykładów

1. Diamagnetyzm, paramagnetyzm jonów metali przejściowych i ziem rzadkich (efekty pola krystalicznego).
2. Diamagnetyzm metali (poziomy Landaua), efekt de Haasa-van Alphena, kwantowy efekt Halla, paramagnetyzm Pauliego.
3. Oddziaływanie wymiany: wymiana bezpośrednia, kinetyczna, pośrednia, nadwymiana.
4. Lokalne momenty i stany zlokalizowane, przejście metal-izolator. Modele: Hubbarda, Heisenberga, model t-J.
5. Własności magnetyczne rozcieńczonych stopów – efekt Kondo i oddziaływanie RKKY, ciężkie fermiony.
6. Uporządkowania magnetyczne – przybliżenie pola molekularnego, wzbudzenia w ferro i antyferromagnetykach ze zlokalizowanymi momentami, własności termodynamiczne w pobliżu punktu krytycznego.
7. Pasmowa teoria ferromagnetyzmu, fale spinowe w ujęciu pasmowym, solitony magnetyczne.
8. Półprzewodniki ferromagnetyczne.
9. Klasyczny i kwantowy opis zjawiska rezonansu magnetycznego
10. Elektronowy i jądrowy rezonans magnetyczny
11. Zjawisko nadprzewodnictwa: podstawowe własności nadprzewodników, zanik oporu elektrycznego, efekt Meissnera-Ochsenfelda
12. Klasyczne materiały nadprzewodzące
13. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe i niekonwencjonalne
14. Teorie fenomenologiczne i teoria BCS
15. Efekt Josephsona
16. Zastosowania nadprzewodników

Semestr zimowy 2013/2014

Wybrane metody doświadczalne fizyki fazy skondensowanej

Wykład	Prowadzący	Kiedy
Badanie struktury i właściwości powierzchni materiałów w warunkach ultra-wysokiej próżni	dr M. Lewandowski	7 października 2013 14 października 2013
Przewodnictwo elektryczne, cieplne oraz efekt Seebecka w materiałach litych	prof. IFM PAN T. Toliński	21 października 2013 28 października 2013
Oddziaływanie światła z materią	dr A. Łapiński	4 listopada 2013 18 listopada 2013 25 listopada 2013
Przykłady zastosowania spektroskopii, relaksometrii i dyfuzjometrii NMR w badaniu cieczy i ciał stałych	dr A. Rachocki	2 grudnia 2013 9 grudnia 2013 16 grudnia 2013
Elektronowy rezonans magnetyczny	dr hab. W. Bednarski	13 stycznia 2014 20 stycznia 2014
Dielektryki – wprowadzenie. Spektroskopia dielektryczna	dr E. Markiewicz	27 stycznia 2014 3 lutego 2014

Tytuł wykładu: Budowa i dynamika fazy skondensowanej

Prowadzący: dr hab. Maria Augustyniak-Jabłokow,
prof. IFMPAN Arkadiusz Brańka

Termin: semestr zimowy 2012/2013

Plan wykładu:

1. Krystalografia.
   • Symetria sieci przestrzennej
   • Sieć odwrotna
   • Metody badania struktury ciał krystalicznych
   • Zależność między strukturą a własnościami materiałów
   • Rzeczywista struktura kryształów:
   • Układy niskosymetryczne i miękka materia
2. Omówienie przykładów miękkiej materii (MM) :
   • koloidy
   • ciekłe kryształy
   • polimery
   • inne materiały MM
3. Rodzaje oddziaływań w układach mikro i mezoskopowych.
4. Opis własności fizycznych fazy skondensowanej:
   • elementy mechaniki statystycznej i termodynamiki
   • elementy teorii cieczy
   • elementy teorii sprężystości i reologii
   • wybrane modele MM
   • metody symulacji układów cząsteczek
5. Dynamika sieci krystalicznej:
   • fonony
   • modele ciepła właściwego
   • przewodnictwo cieplne