Sistemas eletrônicos: o gás de elétrons para descrição dos metais - Lucas Fabrício de Araújo (Universidade Federal do Amazonas, 2016)
Em geral, a Física se concentra em observar e descrever os fenômenos da natureza, desde a explicação do porque que o céu é azul aos mais intrigantes mistérios do mundo sub-atômico. A Física clássica desempenha um papel fundamental na descrição de algumas propriedades observadas em algumas substâncias, tanto em escala macroscópica quanto na microscópica. Um exemplo é a explicação sobre a passagem de correntes elétricas em metais e outros materiais, que adotam somente as equações clássicas do eletromagnetismo, sem adotar a descrição quântica dos elétrons. Do ponto de vista acadêmico, o estudo das propriedades de transporte corrente elétrica via Física clássica, se preocupa em descrever as medidas mais simples que podem ser feitas no laboratório das Físicas básicas. Assim é possível fixar os conceitos sobre o fenômeno e se familiarizar com os aparatos do laboratório. Em geral, as descrições clássicas abordam sistemas idealizados para simplificação da sua descrição matemática. Dependendo do sistema de interesse, a fim de tornar a descrição do fenômeno mais próxima da realidade, é necessário introduzir informações adicionais à proposta ideal inicial, como os já citados conceitos de mecânica quântica levando em consideração a estatística de Fermi-Dirac. Assim, podemos ter uma descrição mais apropriada para os sistemas metálicos descrevendo o metal como sendo um gás de elétrons, ou seja, temos um sistema de elétrons que não interagem entre si. Com isso, podemos determinar as propriedades termodinâmicas, bem como estudar os efeitos de campos magnéticos aplicados nos mesmos. O estudo dos sistemas eletrônicos em geral pode se tornar um problema extremamente complicado do ponto de vista matemático quando vamos além da descrição através do gás de elétrons, e incluímos termos no modelo que descrevem os potenciais relacionados com os átomos da rede cristalina. Nesse contexto, outros termos podem ser incluídos, e assim possibilitando a descrição de anomalias observadas nas propriedades de transporte, como o efeito Kondo (observação de mínimos nas curvas de resistividade elétrica) e a Supercondutividade, onde a resistência elétrica de um material se torna nula numa dada temperatura.