Descrizione del modulo "Proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali di sistemi a forte correlazione elettronica (MD.P04.025.003)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali di sistemi a forte correlazione elettronica (MD.P04.025.003)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Per quanto riguarda i composti di interesse, l'attenzione sara' focalizzata su multiferroici (i.e materiali che presentano coesistenza di ordine spontaneo a lungo-range di tipo magnetico e dipolare). Particolare interesse sara' rivolto verso quei sistemi in cui un ordine spontaneo elettronico (di spin, carica o orbitale) rompe la simmetria di inversione, dando luogo ad una polarizzazione ferroelettrica di origine \"elettronica\". Altro oggetto di studio saranno sistemi con ordine di carica, in cui si osserva una disproporzione di carica su siti a valenza mista al di sotto della temperatura di transizione metallo-isolante. Materiali-prototipo sono manganiti drogate con buche (i.e. Nd0.5Sr0.5MnO3. La0.5Ca0.5MnO3), ossidi di ferro (i.e. LuFe2O4, magnetite) etc. I due gruppi all'interno del modulo agiranno sinergicamente, attraverso un paragone teoria-esperimento su proprieta' ottiche e fononiche (e relativi accoppiamenti spin-fonone, elettrone-fonone, etc). Infine, verranno studiati superconduttori con proprieta' esotiche, quali ad esempio cuprati ad alta Tc, anche qui con riguardo alle proprieta' dello stato normale: transizioni metallo-isolante, ruolo dei polaroni e ordine di carica. (literal)
Competenze
  • I due gruppi hanno competenze teoriche (AQ) e sperimentali (RM) (come di sotto riportato), che verranno, ove possibile, usate sinergicamente (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La ricerca effettuata nell'ambito del modulo ha un carattere prevalentemente di base. Tuttavia, i multiferroici, oggetto di studio del modulo, sono materiali multifunzionali che rivestono un potenziale significativo nel campo delle memorie di nuova generazione e dei dispositivi spintronici controllabili elettricamente (literal)
Tecnologie
  • Modellizzazione (Aq), sia i) da principi primi nell'ambito della teoria del funzionale densita' e sue successive evoluzioni (LDA+U, funzionali ibridi, etc), che ii) con tecniche basate su Hamiltoniane modello (ad esempio \"degenerate double-exchange model\" risolto con approcci di tipo Montecarlo classico). Tali tecniche permettono di prevedere le proprieta' di un materiale dal punto di vista elettronico (in termini di densita' degli stati, struttura a bande, etc), magnetico (in termini di momenti magnetici sugli atomi, configurazione di spin di stato fondamentale, etc), strutturali (in termini di lunghezze ed angoli di legame, distorsioni, etc), ferroelettriche (in termini di polarizzazione elettrica, sia spontanea sia indotta da campi esterni), vibrazionali (in termini di densita' di stato fononico). Questa attivita' verra' svolta principalmente ad Aq e si avvarra' di tempo-calcolo disponibile al gruppo presso il Centro di Supercalcolo CASPUR di Roma (literal)
Obiettivi
  • La comprensione dei meccanismi microscopici alla base della fenomenologia osservata sara' il principale obiettivo del modulo. In particolare, l'attivita' di ricerca sara' focalizzata principalmente sull'interplay tra gradi di liberta' strutturali ed elettronici (di carica, spin o orbitali) e sulle conseguenze che tali interazioni (di tipo statico ma anche dinamico, quali ad esempio interazione elettrone-fonone, spin-fonone) hanno sulle proprieta' di interesse (ferroelettricita', configurazione di spin di stato fondamentale, transizioni metallo-isolante, etc.). Particolare attenzione sara' anche rivolta alle modifiche delle proprieta' dei materiali in esame, in presenza di fattori esterni (applicazione di campi magnetici, elettrici, pressione, strain, etc.) (literal)
Stato dell'arte
  • Il gruppo di AQ e' da anni impegnato nello studio di nuovi meccanismi per l'insorgenza di polarizzazione ferroelettrica spontanea guidata da transizioni di fase elettroniche primarie (come quelle che coinvolgono spin, carica e gradi di liberta' orbitali) , in cui l'ordine elettronico non gode della simmetria di inversione. L'attivita' del gruppo e' quindi focalizzata su \"multiferroici impropri\", cioe' materiali in cui l'assenza della simmetria di inversione determina in primo luogo una ferroelettricita' puramente \"elettronica\", poi seguita da un \"riarrangiamento\" degli ioni in maniera non-centrosimmetrica, come conseguenza dell'ordine elettronico. Il gruppo di Roma e' invece leader nella spettroscopia infrarossa ed ottica sin dagli anni '60 e si e' dedicato allo studio di una vasta gamma di sistemi, dai cristalli molecolari quantistici ai superconduttori ad alta-Tc, dai composti a base di FeAs alle manganiti a magnetoresistenza colossale, ai sistemi biologici quali enzimi depositati su polimeri. La classe di materiali in cui il gruppo romano ha comunque solida tradizione e' costituita da ossidi complessi, materiali prototipo per insorgenza di effetti di correlazione elettronica (literal)
Tecniche di indagine
  • Spettroscopia sub-Thz, nell' infrarosso e ottica (Roma). In particolare, la spettroscopia infrarossa, grazie alla sua elevata risoluzione spettrale e bassa perturbazione, permette di identificare le eccitazioni di bassa energia che sono rilevanti per l'elettrodinamica del materiale in esame e per le sue transizioni di fase. Questa attivita' verra' svolta principalmente dal gruppo di Roma, sia presso il Lab. dell'Univ. \"La Sapienza\", sia sulla linea di luce infrarossa SISSI del sincrotrone ELETTRA (Trieste), che sulla linea di luce SINBAD presso DAFNE (Frascati). L'apparato strumentale a Roma, che consta di due interferometri di Michelson (un terzo è in arrivo), un monocromatore, un microscopio per infrarosso, permette l'acquisizione di spettri in trasmittanza, riflettanza, riflettanza diffusa, riflettanza totale attenuata, etc.; sono inoltre presenti sistemi criogenici per acquisire spettri fino a 10 K e un forno con finestre otticheo ove poter riscaldare i campioni fino a 550 K. Il laboratorio è inoltre fornito di celle a incudine di diamante per l'acquisizione di spettri infrarossi fino a 20 GPa (200 Kbar) e della collegata tecnologia per misure sotto alta pressione. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it