Maria Teresa MERCALDO | Projects

SUPERCONDUTTIVITÀ, MAGNETISMO E TRANSIZIONI DI FASE QUANTISTICHE IN SISTEMI A STATO SOLIDO

§1. Si analizzerà un isolante di Mott in configurazione eg1 in presenza di interazioni coulombiane, accoppiamento spin-orbita e accoppiamento reticolo/orbitale, In particolare, si formulerà un modello effettivo che include lo splitting dovuto al campo cristallino, l’accoppiamento spin-orbita locale, l’accoppiamento di Hund e termini anisotropi di accoppiamento dovuti all’inclusione virtuale di orbitali t2. §2. Useremo una spettroscopia ottica risolta in tempo ed in frequenza per indagare l'accoppiamento di eccitazioni elettrone-lacuna con l'ambiente magnetico locale nell'isolante di Mott relativistico Na2IrO3. Studieremo la delocalizzazione delle coppie elettrone-lacuna fotoindotte sulla scala temporale del picosecondo sul reticolo esagonale degli Ir, la loro relazione con le eccitazioni orbitali quasi-molecolari ed il background magnetico ordinato a corto raggio. Questo dovrebbe permetterci di comprendere le dinamiche magnetiche degli isolanti di Mott relativistici così come di studiare e, possibilmente, di controllare le eccitazioni emergenti in liquidi di spin ed altre fasi esotiche dei metalli di transizione del gruppo 5d. §3. Si approfondirà lo studio dei fenomeni di prossimità che si sviluppano in eterostrutture composte da superconduttori di tripletto e superconduttori di singoletto, eventualmente interfacciati con strati di materiali magnetici, attraverso la soluzione analitica e numerica dell'equazione di Bogoliubov-de Gennes. Verranno in particolare studiati meccanismi di controllo, anche basati sull'applicazione di una differenza di fase ai capi dell'eterostruttura, della magnetizzazione, delle correnti di spin e delle correnti di carica che sotto opportune condizioni si sviluppano all'interfaccia tra superconduttori di tripletto di tipo chirale o elicale e superconduttori di singoletto. §4. Partendo da modelli di spin microscopici e utilizzando il metodo delle funzioni di Green a due tempi, si possono catturare sia il comportamento critico, sia le eventuali anomalie nelle proprietà di equilibrio e trasporto nel dominio di influenza di punti critici quantistici. Particolare attenzione sarà dedicata all’analisi degli effetti indotti da accoppiamenti biquadratici e/o anisotropie di scambio e di singolo-ione sulle transizioni di fase quantistiche in materiali magnetici complessi. §5. Utilizzando il modello a droplet dei vetri di spin verrà calcolata la suscettività ed il calore specifico a basse temperature in un modello di vetro isolante. Il Gruppo di Rinormalizzazione ed un modello fenomenologico alla Ginzburg-Landau saranno il punto di partenza per analizzare le proprietà critiche derivanti dalla competizione di più parametri d’ordine (anche rispetto alla presenza di campi random ed agli effetti quantistici) con particolare riferimento ai superconduttori ad alta Tc . §6. Negli ultimi anni nella comunità scientifica sta crescendo l’interesse sui sistemi che presentano ordine topologico e sulle transizione di fase quantistiche topologiche. In questo ambito si analizzeranno gli effetti della presenza di ordine ferromagnetico all’interno di un superconduttore di tripletto, in relazione alle sue proprietà topologiche quantistiche. Si intende inoltre proseguire tale analisi considerando anche il caso di ordinamento antiferromagnetico, o ordinamenti con modulazione spaziale più complessa.