Teorija trdne snovi

Vpis v letnik študija.
Opravljena kolokvija iz vaj ali pisni izpit so pogoj za pristop k ustnemu izpitu.

Kemijska vez v kondeziranih snoveh: Van der Waalsova in molekulska vez. Ionska vez, Madelungova konstanta v kristalih. Kovalentna vez: izmenjalna sklopitev. Kovinka vez. Vodikova vez.
Dielektrične lastnosti snovi: Polarizabilnost atomov in molekul. Notranja električna polja v izolatorjih. Clausius-Mossottijeva enačba. Mrežna nihanja v ionskih kristalih. Polaritoni.Paraelektriki, piezoelektriki in feroelektriki. Fenomenološka teorija strukturnih faznih prehodov.
Magnetne lastnosti snovi: Atomske susceptibilnosti, Hundova pravila. Langevinov, van Vleckov paramagnetizem, Larmorjev diamagnetizem.Curiejev zakon v kristalih. Paramagnetizem prostih elektronov. Izvor magnetne sklopitve, Heisenbergov model. Feromagnetizem. Curie-Weissov zakon. Približek povprečnega polja in fazni prehod. Kritični pojavi: magnetizacija, susceptibilnost, specifična toplota. Spinski valovi v feromagnetih. Antiferomagnetizem, ferimagnetizem. Anizotropija, domenska struktura in histereza feromagnetov.
Superprevodnost: Lastnosti superprevodnikov: idealna prevodnost, Meissnerjev efekt. Enačbe Londonov, vdorna globina magnetnega polja. Termodinamske lastnosti, kondenzacijska energija. Koherenčna dolžina. Energijska vrzel. Cooperjevi pari. Mikroskopski izvor superprevodnosti. Makroskopska valovna funkcija. Kvantizacija magnetnega pretoka. Vrtinčne niti. Superprevodniki II. vrste. Josephsonovi efekti, SQUID.
Mehanske lastnosti kristalov: Točkovni, linijski in ploskovni defekti. Dislokacije: robne, vijačne. Burgersov vektor. Gibljivost dislokacij. Plastične deformacije. Mehanske lastnost realnih materialov.
Tekočine: parska korelacijska funkcija, strukturni faktor. Hidrodinamika. Superfluidnost.

• N.W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics, Holt-Saunders 1976.
• M.P. Marder: Condensed Matter Physics, J. Wiley, 2000.
• G. Burns: Solid State Physics, Academic Press, 1990.
• J.M. Ziman: Principles of the Theory of Solids, Cambridge University Press 1964,1972.
• C. Kittel: Quantum Theory of Solids, J. Wiley 1963.
• O. Madelung: Introduction to Solid-State Theory, Springer-Verlag 1978.
• W. Harrison: Solid State Theory, McGraw-Hill, 1970.
• S. M. Girvin, K. Yang: Modern Condensed Matter Physics, Cambridge University Press, 2019.
• M. Glazer, G. Burns: Space Groups for Solid State Scientists, Academic Press, 2016.
• T. Inui, Y. Tanabe, Y. Onodera: Group Theory and Its Applications in Physics, Springer, 1976.
• G. D. Mahan: Condensed Matter in a Nutshell, Princeton University Press, 2011.
• U. Roessler: Solid State Theory: An Introduction, Springer-Verlag, 2009.
• M. L. Cohen, S. G. Louie: Fundamentals of Condensed Matter Physics, Cambridge University Press, 2016.
• D. Arovas: Lecture Notes on Condensed Matter Physics, UCSD, 2023.

Osnovno razumevanje dielektričnih, magnetnih in mehanskih lastnosti kondenziranih snovi, kolektivnih urejenih stanj in faznih prehodov pri nizkih temperaturah.

Znanje in razumevanje
Razumevanje osnovnih lastnosti kondenziranih snovi in kolektivnih pojavov ter faznih prehodov v teh snoveh.
Uporaba
Pridobljeno znanje omogoči osnovno razumevanje lastnosti kondenziranih snovi. Je podlaga za poglobljen študij materialov in njihove uporabe v sodobni tehnologiji.
Refleksija
Primer uporabe teoretičnih osnov kvantne mehanike in statistične fizike kot za obravnavo in opis lastnosti realnih snovi.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet
Prehod od teoretičnih fizikalnih predmetov k razumevanju osnovnih lastnosti kondenziranih snovi in njihove tehnološke uporabe.

Predavanja, vaje, konzultacije

Pisni izpit. Namesto pisnega izpita lahko opravljen kolokvij iz vaj.
Ustni izpit
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

1. MIERZEJEWSKI, Marcin, PRELOVŠEK, Peter, BONČA, Janez. Einstein relation for a driven disordered quantum chain in the subdiffusive regime. Physical review letters. 2019, vol. 122, iss. 20, str. 206601-1-206601-7

2. VIDMAR, Lev, KRAJEWSKI, Bartosz, BONČA, Janez, MIERZEJEWSKI, Marcin. Phenomenology of spectral functions in disordered spin chains at infinite temperature. Physical review letters. 2021, vol. 127, iss. 23, str. 230603-1-230603-7

3. ŠUNTAJS, Jan, BONČA, Janez, PROSEN, Tomaž, VIDMAR, Lev. Quantum chaos challenges many-body localization. Physical review. E. 2020, vol. 102, iss. 6, str. 062144-1-062144-12

4. BONČA, Janez. Spectral function of an electron coupled to hard-core bosons. Physical review. B. 2020, vol. 102, iss. 3, str. 035135-1-035135-9

5. KRAJEWSKI, Bartosz, VIDMAR, Lev, BONČA, Janez, MIERZEJEWSKI, Marcin. Restoring ergodicity in a strongly disordered interacting chain. Physical review letters. 2022, vol. 129, iss. 26, str. 260601-1-260601-7

6. BONČA, Janez, TRUGMAN, Stuart A. Electron removal spectral function of a polaron coupled to dispersive optical phonons. Physical review. B. 2022, vol. 106, iss. 17, str. 174303-1-174303-9

7. Universal Magnetic Oscillations of dc Conductivity in the Incoherent Regime of Correlated Systems
   Jakša Vučičević, Rok Žitko
   Phys. Rev. Lett 127, 196601 (2021)

8. Electrical conductivity in the Hubbard model: Orbital effects of magnetic field
   Jakša Vučičević, Rok Žitko
   Phys. Rev. B 104, 205101 (2021)
9. Iron phthalocyanine on Au(111) is a “non-Landau” Fermi liquid
   R. Žitko, G. G. Blesio, L. O. Manuel, A. A. Aligia
   Nat. Commun. 12, 6027 (2021)
10. Kondo screening in a charge-insulating spinon metal
    M. Gomilšek, R. Žitko, M. Klanjšek, M. Pregelj, C. Baines, Y. Li, Q. M. Zhang, A. Zorko
    Nat. Phys. 15, 754 (2019)
11. Conductivity in the Square Lattice Hubbard Model at High Temperatures: Importance of Vertex Corrections
    J. Vučičević, J. Kokalj, R. Žitko, N. Wentzell, D. Tanasković, and J. Mravlje
    Phys. Rev. Lett. 123, 036601 (2019)
12. Mottness collapse without metallisation in the domain walls of triangular-lattice Mott insulator 1T-TaS2
    J. Skolimowski, Ya. Gerasimenko, R. Žitko
    Phys. Rev. Lett. 122, 036802 (2019)