Física (plan 2002) 2016-1

Optativas, Temas Selectos de Estado Sólido I

TEMAS SELECTOS DE ESTADO SÓLIDO I

QUINTO SEMESTRE MODALIDAD: Seminario

HORAS POR SEMANA: 3

HORAS POR SEMESTRE: 48

PROGRAMA ELABORADO POR: PROFA. MARGARITA SÁNCHEZ Y SÁNCHEZ

CUBÍCULO 420 DEPARTAMENTO DE FÍSICA, FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM

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Objetivos

Introducir a los estudiantes en el conocimiento del Estado Sólido dirigido al estudio de las vibraciones en redes cristalinas y a la lectura de artículos en revistas internacionales para enlazar con experimentos sobre el tema.

Metodología de la enseñanza

El curso se desarrollará con la exposición de los temas centrales en el pizarrón por la profesora, intercalando seminarios por los alumnos para ampliar temas afines y revisar artículos.

Evaluación del curso

Los exámenes parciales significarán el 40% de la calificación final, a las tareas se les dará un 30%, a los seminarios y exposiciones el 30% restante.

Temario

PRIMERA PARTE: FUNDAMENTOS DEL ESTADO SÓLIDO

1. ELEMENTOS DE SIMETRÍA DE CRISTALES 6 hrs

1.1. Estructuras cristalinas y puntos de simetría

1.2. Tipos de redes bidimensionales y tridimensionales

1.3. Índices de Miller

1.4. Estructuras cristalinas simples y propiedades esenciales

1.4.1. Estructura Cúbica Centrada en la Cara

1.4.2. Hexagonal Compacta

1.4.3. Estructura Cúbica Centrada en el Cuerpo

1.4.4. Estructura de Diamante

1.4.5. Estructura Zincblenda

1.5. Red directa y red recíproca

1.6. Datos sobre la estructura cristalina de los elementos

2. DIFRACCIÓN DE CRISTALES 6 hrs

2.1. Ley de Bragg

2.2. Amplitud de la onda dispersada

2.3. Condiciones para la difracción

2.4. Ecuaciones de Laue

2.5. Zonas de Brioullin

2.6. Algunos experimentos de difracción

3. ENLACE EN CRISTALES 6 hrs

3.1. Interacción Van der Waals

3.2. Enlace iónico

3.3. Enlace covalente

3.4. Metales

3.5. Enlace del hidrógeno

SEGUNDA PARTE: PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA EN CRISTALES

4. DINÁMICA DE REDES CRISTALINAS EN LA APROXIMACIÓN ARMÓNICA. TRATAMIENTO SEMICLÁSICO 12 hrs

4.1. Aproximación adiabática

4.2. Aproximación armónica

4.3. Cuantización de las ondas elásticas: el fonón

4.4. Estadística de los fonones

4.5. Vibraciones de cristales en una cadena lineal

4.5.1. Monoatómica por masas

4.5.2. Diatómica por masas

4.5.3. Diatómica por constantes de fuerza

4.5.4. Curvas de dispersión

4.5.5. Velocidad de fase y velocidad de grupo

5. DISPERSIÓN INELÁSTICA DE NEUTRONES 12 hrs

5.1. Conceptos básicos

5.2. Ventajas del uso de esta espectroscopia para determinar experimentalmente la dinámica de las redes en cristales limpios

5.3. Curvas de dispersión experimentales para estructuras cristalinas en alguna dirección de simetría

5.4. Comparación con cálculos empíricos teóricos

6. FORMA DE LOS MODOS NORMALES DE VIBRACIÓN 6 hrs

6.1. Direcciones [001] del Cobre y Fierro

6.2. Dirección preferencial para NaI, KI

Bibliografía

• J. P. McKelvey, Física del Estado Sólido y de Semiconductores, Editorial Limusa, México, 1987
• C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, USA, 8^th ed., 2005
• J. S. Blakemore, Solid State Physics, Second Edition, Cambridge University Press, 1985
• P. V. Pávlov y A. F. Jojlov, Física del Estado Sólido. Editorial Mir, Moscú, 1987
• H. E. Hall, Física del Estado Sólido, Editorial Limusa, México, 1978
• G. P. Srivastava, The Physics of Phonons, Adam Hilger, Bristol, Philadelphia and New York, USA, 1990
• L. Brillouin, Wave Propagation in Periodic Structures, Dover Publications, New York, USA, 1953