Dottorato in MATHEMATICAL AND PHYSICAL SCIENCES FOR ADVANCED MATERIALS AND TECHNOLOGIES

Questo corso di dottorato si caratterizza per una formazione multidisciplinare che combina discipline scientifiche fondamentali, come la matematica e la fisica, con discipline applicate dell’ingegneria di frontiera, in particolare nell’ambito delle scienze dei materiali e dello sviluppo di dispositivi innovativi elettronici e fotonici.

Oltre alle ovvie interazioni esistenti fra fisica e matematica, diverse aree di ricerca di queste due discipline fondamentali presentano un forte legame ‘bidirezionale’ con quelle di tipo ingegneristico.

Nella direzione più “standard” di questo legame troviamo le aree della matematica che presentano le più forti ricadute applicative, quali per esempio la teoria dell’ottimizzazione e del controllo, l’analisi qualitativa e numerica delle equazioni alle derivate parziali e lo sviluppo di nuove metodologie di calcolo numerico e modellizzazione avanzata. D’altra parte, la fisica dei materiali, anche micro o nanostrutturati, e lo studio dell’interazione fra campi elettromagnetici e materia sono settori che trovano continuamente importanti applicazioni nell’ambito delle moderne tecnologie fotoniche ed elettroniche, incluse le potenziali tecnologie del futuro quali la plasmonica, la spintronica, i materiali magnetici innovativi e le tecnologie quantistiche.

C’è però anche una direzione inversa, in cui, ad esempio, nuovi esperimenti molto impegnativi dal punto di vista tecnico, tipici della fisica delle particelle elementari, richiedono per il loro successo lo sviluppo apposito di tecnologie di frontiera in ambiti che spaziano dall’ingegneria elettrica a quella civile e strutturale, a quella dei materiali, alle tecnologie dell’informazione e della data science. Lo sviluppo delle applicazioni dei materiali polimerici, ceramici, metallici e di ibridi e compositi, anche nanostrutturati, nonché dei liquidi complessi microstrutturati richiedono una sofisticata modellizzazione matematica con teorie basate sulla termodinamica di sistemi multicomponente e dei fenomeni di trasporto, la simulazione multiscala delle proprietà dei materiali e la simulazione numerica della fluidodinamica di liquidi omogenei o eterogenei e reologicamente complessi. Queste problematiche nascono in ambito prettamente ingegneristico ed hanno spesso portato, in anni recenti, a sviluppare metodi innovativi nell’ambito dell’analisi matematica e della simulazione numerica.

Il progetto formativo di questo dottorato si colloca in corrispondenza di questo snodo bidirezionale con l’obiettivo di formare ricercatori e tecnologi capaci di coniugare competenze approfondite in ambito fisico e/o matematico con una curvatura formativa aperta agli ambiti ingegneristici e tecnologici sopra menzionati, con l’obiettivo di sviluppare tecnologie innovative e di sfruttarle per promuovere il progresso scientifico.

Prof. Nicola FUSCO

Fabio Ambrosino
Università di Napoli Federico II

Michel Devoret
Yale University, New Haven

Rosario Fazio
Università di Napoli Federico II & ICTP, Trieste

Massimo Franceschetti
University of California, San Diego

Massimo Fornasier
Technische Universität di Monaco

Nicola Fusco
Università di Napoli Federico II

Andrey Golutvin
Imperial College di Londra

John Hogan
University of Bristol

Pier Luca Maffettone
Università di Napoli Federico II

Carlo Mantegazza
Università di Napoli Federico II

Lorenzo Marrucci
Università di Napoli Federico II

Giuseppe Mensitieri
Università di Napoli Federico II

Carlo Nitsch
Università di Napoli Federico II

Felix Otto
Max Planck Institut für Mathematik in Naturwissenschaften di Lipsia

Guglielmo Rubinacci
Università di Napoli Federico II

Endre Süli
University of Oxford

Titolo del Corso

Docente

A Mathematical Introd. to the Mechanics of Deformable Media

A. De Simone

Computational Electromagnetics

R.Albanese/F.Villone

Computational Fluid Dynamics

Alessandro Veneziani

Continuum Mechanics

(da decidere)

Differential Geometry

(da decidere)

Electrodynamics of Multiphysics Continua

Claudio Serpico

Experimental Methods in Fundamental Physics

(da decidere)

Fluid Mechanics

Gareth McKinley

Introduction to Quantum Information

(da decidere)

Materials Thermodynamics

Giuseppe Mensitieri

Micromagnetics

Doc. Ester./C.Serpico

Modelling and Simulation of Soft Matter

Pier Luca Maffettone

Multiscale Modelling of Materials

(da decidere)

Nonlinear Solid Comutational Mechanics

Ferdinando Auricchio

Numerical Treatment of PDEs

Francesco Calabrò

Partial Differential Equations

Nicola Fusco

Plasmonics and Metamaterials

R.Albanese/F.Villone

Quantum Physics. Introduction for Non-Physicists

(da decidere)

Statistics and Data Analysis for Experimental Physics

(da decidere)

Durata del dottorato: 4 anni

Borse di studio: ogni anno la SSM mette a concorso per questo dottorato 6 borse di studio da 19.000€ ciascuna.

Ogni borsa è integrata da ulteriori fondi per attività di ricerca in Italia e all’estero.

mphs[at]unina.it

L’ammissione al corso di dottorato avviene mediante concorso per titoli e colloquio. Possono partecipare al concorso coloro che sono in possesso di laurea magistrale o titolo equipollente.

La selezione avviene attraverso la valutazione dei titoli presentati nonché di una breve descrizione (in italiano o inglese) degli interessi di ricerca del candidato. Superata questa selezione i candidati ammessi sosterranno un colloquio (in italiano o inglese). I candidati dovranno allegare ai titoli anche una o più (al massimo 3) lettere di presentazione.

Il programma di dottorato è articolato in quattro anni. L’attività didattica è concentrata nel primo anno di corso, mentre gli anni successivi sono dedicati prevalentemente ad attività di ricerca.

L’attività didattica e di ricerca è concentrata sulle seguenti tematiche:

  • Elettromagnetismo computazionale
  • Equazioni differenziali alle derivate parziali (analisi qualitativa e trattamento numerico)
  • Fisica dei materiali complessi e dispositivi connessi
  • Fluidodinamica computazionale
  • Geometria differenziale
  • Meccanica dei continui
  • Meccanica dei fluidi
  • Metodologie sperimentali della fisica fondamentale
  • Micromagnetismo
  • Modellazione e simulazione della materia soffice
  • Modellazione multiscala di comportamento e proprietà dei materiali
  • Plasmoni e metamateriali
  • Quantum information e quantum simulation
  • Sensori e rilevatori della fisica fondamentale e ricadute tecnologiche
  • Termodinamica ed equazioni constitutive dei materiali

I anno

Il primo anno è dedicato prevalentemente ad attività di formazione. Gli studenti dovranno acquisire 60 CFU attraverso

– corsi di dottorato offerti dalla Scuola o da altre istituzioni universitarie e di ricerca

partecipazione attiva a seminari, scuole e workshop organizzati dalla Scuola o da altre istituzioni universitarie e di ricerca (massimo 5 CFU)

– partecipazione certificata ad attività di laboratorio, di progettazione o di ricerca presso gruppi di ricerca della Scuola o di altre istituzioni tecniche e scientifiche (massimo 10 CFU)

II anno

Durante quest’anno gli studenti dovranno acquisire 24 CFU attraverso

partecipazione attiva a seminari, scuole e workshop organizzati dalla Scuola o da altre istituzioni universitarie e di ricerca

– partecipazione certificata ad attività di laboratorio, di progettazione o di ricerca presso gruppi di ricerca della Scuola o di altre istituzioni tecniche e scientifiche

Altri 36 CFU verranno acquisiti attraverso l’attività di ricerca.

III anno

I 60 CFU previsti per quest’anno verranno acquisiti attraverso l’attività di ricerca.

IV anno

I 60 CFU previsti per quest’anno verranno acquisiti attraverso l’attività di ricerca e il lavoro di preparazione della tesi di dottorato.

All’inizio anno del secondo anno lo studente dovrà comunicare al coordinatore il nome di un direttore di tesi. Quest’ultimo potrà essere sia un membro del collegio che un docente o un ricercatore di un altro ateneo o centro di ricerca italiano o straniero. In quest’ultimo caso la scelta del direttore di tesi dovrà essere approvata dal collegio.

Il passaggio dal primo al secondo anno avverrà, previa acquisizione dei crediti formativi, dopo un seminario su un argomento a scelta dello studente. Il seminario finale si terrà alla presenza degli altri studenti del corso di dottorato e di una commissione composta da membri del collegio di dottorato.

Per il passaggio agli anni successivi lo studente dovrà presentare una relazione sulla sua attività di ricerca che verrà valutata dai docenti del collegio di dottorato.

È previsto che lo studente trascorra un periodo di almeno 9 mesi anche non continuativi presso un’istituzione scientifica o di ricerca diversa dalla Federico II, in Italia o all’estero.

Il dottorato prevede e favorisce un’ampia mobilità di docenti e studenti, stimolata anche dai legami scientifici dei membri del collegio con varie prestigiose istituzioni straniere. Tra queste indichiamo in particolare:

  • Centro Europeo di Ricerche Nucleari (CERN), Ginevra
  • Department of Applied Physics, Yale University
  • Department of Chemical Engineering, Aristotle University of Thessaloniki
  • Department of Chemical Engineering, Stanford University
  • Department of Chemical Engineering, University of Texas at Austin
  • Department of Electrical and Computer Engineering, Boston University
  • Department of Materials, ETH di Zurigo
  • Department of Mathematics, Technische Universität di Monaco
  • Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University
  • Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zurich
  • Department of Mechanical Engineering, MIT Boston
  • Department of Mechanical Engineering, University of Technology, Eindhoven
  • Department of Physics, Imperial College di Londra
  • Institute of Photonic Sciences di Barcellona
  • Mathematical Institute, University of Oxford
  • Max Planck Institute for Mathematics in Natural Sciences, Lipsia
  • Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton University
  • Stanford Linear Accelerators Center, Stanford University

Tali attività verranno gestite insieme agli altri Dottorati della Scuola o si appoggeranno su attività già previste all’interno della Federico II.

Sono disponibili presso la Federico II corsi di lingua italiana per stranieri e corsi di inglese, tedesco e francese.

La Scuola organizzerà brevi corsi sulla preparazione e stesura di un progetto scientifico e sulle modalità per la ricerca di finanziamenti e la loro gestione. A tale scopo si pensa di organizzare incontri con giovani vincitori di progetti ERC, FIRB e di grant e fellowship.