Esta disciplina visa estimular uma discussão aprofundada sobre os fundamentos da termoeletricidade e de suas manifestações na matéria condensada. Partindo da análise dos conceitos básicos do transporte termoelétrico, a termoeletricidade é examinada como uma ferramenta avançada para investigar materiais quânticos em uma ampla gama de contextos de pesquisa (transições de fase quântica, estudo da superfície de Fermi, matéria correlacionada, isolantes topológicos). As aplicações tecnológicas (dispositivos termoelétricos) serão brevemente revisadas para destacar o contexto mais amplo e a relevância de uma compreensão mais profunda desta propriedade da matéria. Conceitos específicos de física de estado sólido (por exemplo, teoria de banda eletrônica, fônons, correlação eletrônica, superfície de Fermi, etc.) serão introduzidos (ou revisados) nesta disciplina para permitir uma discussão consistente. Por esse motivo, é bem-vindo ter conhecimentos prévios de física do estado sólido, mas isso não é requisito obrigatório.
1) Introdução aos coeficientes termoelétricos. Fluxo de carga e de calor: a origem termodinâmica da termoeletricidade. As relações recíprocas de Onsager. O fator de mérito ZT e seu significado fundamental. 2) Elétrons e Fônons (revisão). Elétrons na rede cristalina, teoria de bandas e princípios de isolantes topológicos. Regimes exóticos de transporte de fônons. Teoria dos líquidos de Fermi. 3) Formalismo de Boltzmann e formalismo de Landauer. 4) Interação elétron-fônon. 5) Termoeletricidade sob campo magnético. Oscilações quânticas e estudo da superfície de Fermi. 6) Materiais termoelétricos de última geração 7) Termoeletricidade e transições de fase quântica 8) Termoeletricidade e sistemas de elétrons fortemente correlacionados 9) Termoeletricidade e isolantes topológicos 10) Materiais termoelétricos como fonte alternativa de energia: princípios básicos dos dispositivos, contexto e perspectivas. Fator ZT no contexto das aplicações.
- Girvin, Steven M., and K. Yang, Modern condensed matter physics. Cambridge University Press (2019) - Ashcroft, Neil W., and N. David Mermin. Solid state physics. (1976). - K. Behnia. Fundamentals of Thermoelectricity. Oxford (2014) - Goldsmid, H. Julian. Introduction to thermoelectricity. Vol. 121. Berlin: Springer, 2010. - Ziman, John M. Electrons and phonons: the theory of transport phenomena in solids. Oxford university press, 2001.