Studio fondamentale della fisica dei solidi: teoria del reticolo e vibrazioni reticolari

In questa tesi vengono esposti e brevemente analizzati alcuni degli aspetti fondamentali alla base della fisica dello stato solido, il cui obiettivo è la descrizione delle principali proprietà fisiche macroscopiche di un solido (conducibilità termica, elettrica, interazione con la radiazione elettromagnetica, proprietà meccaniche…) a partire dalla natura delle sue unità chimiche, quindi atomi, ioni o molecole, nonché dall’interazione tra queste ultime e dal loro arrangiamento. Alla luce proprio di quest’ultimo aspetto, risulta centrale la teoria del reticolo, la quale consente di descrivere con precisione la disposizione spaziale, regolare e ordinata, delle unità chimiche nel caso dei solidi cristallini, ovvero la classe più numerosa dei solidi. Essi non esauriscono tuttavia tutti i possibili solidi reali, i quali possono essere amorfi (disposizione spaziale delle unità chimiche irregolare), policristallini (suddivisi in regioni di dimensione microscopica di natura cristallina) e quasicristalli (dove l’arrangiamento spaziale delle unità chimiche è sì regolare, ma non è basato sulla teoria del reticolo). Nel corso dell’elaborato si accenna, perlomeno, ai principali modelli della fisica dello stato solido, come il modello di Drude, il modello a gas di elettroni liberi di Sommerfeld e il modello a bande (o del cristallo statico), per poi approdare al modello del cristallo armonico, il quale viene analizzato e discusso con maggior precisione.