O objetivo principal deste curso é apresentar a relevância para a ciência de entender os novos fenômenos quânticos e exóticos que emergem de uma forte correlação entre diferentes graus de liberdade de elétrons (orbital, carga, espin) e modos de baixa energia (fônons, magnons, polarons etc.). A discussão se concentrará em alguns destes estados quânticos que vem sendo tema de intensa pesquisa, e cujo entendimento resulta em uma rota para o entendimento de fenômenos quânticos na física de muitos corpos. Tais novos estados e fases quânticas trazem uma nova definição chama de Matéria Quântica correlacionada, ideais para a realização de uma nova geração de materiais com potencial para aplicação de alta tecnologia.
1) Uma breve introdução de Transições de Fase Quântica e Pontos Críticos Quânticos. - Revisão do paradigma de Landau-Ginzburg-Willson para as transições de fase clássicas. - Métodos experimentais para detector a existência do Ponto Crítico Quântico. 2) Grau de liberdade de spin em fenômenos coletivos. - Magnetismo clássico e Magnetismo Quântico. - Magnetismo frustrado e novos estados quânticos enramalhados. - Líquidos de spin e excitações quânticas exóticas. - Métodos experimentais que revelam a manifestação de fenômenos coletivos de emaranhamento de spin e suas excitações. 3) Grau de liberdade de carga em fenômenos coletivos - Revisão do paradigma do Landau-Fermi em fluidos de elétron. - A física das redes de Kondo. - Isolantes de Mott. - Férmions pesados e metais estranhos. - Métodos experimentais para descobrir as quasiparticulas de elétron correlacionadas e suas excitações de baixa energia. 4) Grau de liberdade orbital em fenômenos coletivos - Acoplamento spin-órbita e o efeito Rashba. - Ordem multipolar e novos estados emergentes. - Métodos experimentais para esclarecer os ordens multipolar. 5) Supercondutividade não convencional. - Aparição da supercondutividade não convencional na vizinhança de um Ponto Crítico Quântico. - Exemplos de supercondutores não convencional além dos experimentos.
1) Steven M. Girvin and Kun Yan, Modern Condensed Matter Physics (2019) 2) Subir Sachdev, Quantum Phase Transition, Second Edition. 3) J. M. D. Coey, Magnetism and Magnetic Materials. 4) A.C. Hewson, the Kondo Problem to Heavy Fermion