Maria Teresa MERCALDO | Progetti

TRANSIZIONI DI FASE QUANTISTICHE

Transizioni di fase quantistiche I sistemi allo stato solido spesso manifestano proprietà esotiche nel regime di basse temperature. In tali condizioni si deve tener conto che le complessità strutturali dei materiali hanno un ruolo importante nella comparsa di nuove proprietà. La presenza di un punto critico quantistico esalta tali effetti e accade che, non solo appare un nuovo stato fondamentale, ma nelle “vicinanze” di un tale punto si manifestano molte conseguenze connesse alla complessità dei sistemi perché non sono più mascherate dalle fluttuazioni termiche. In queste circostanze i sistemi esibiscono proprietà del tutto nuove nonché complessi passaggi (crossovers) tra tali proprietà anche all’interno della stessa fase. La complessità dei materiali a cui siamo interessati richiede l’uso di approssimazioni con qualunque approccio si intenda affrontarle. Uno degli obiettivi è quindi, da un lato, la comprensione dell’approccio più adeguato a seconda del particolare effetto da studiare e, dall’altro, l’individuazione delle responsabilità che inducono alcune caratteristiche nel diagramma di fase. Tali responsabilità potrebbero essere dovute alle approssimazioni usate o essere un vero effetto indotto dalla combinazione degli effetti fisici di cui si sta tenendo conto simultaneamente.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. Sistemi quantistici topologici.Negli ultimi anni nella comunità scientifica sta crescendo l’interesse sui sistemi che presentano ordine topologico e sulle transizione di fase quantistiche topologiche. Gli stati ordinati topologici godono di diverse proprietà che li rendono adatti sia alla possibilità di essere utilizzati nella computazione quantistica, essendo gli effetti di decoerenza significativamente ridotti, sia in diversi dispositivi elettronici, sfruttando la loro proprietà di avere stati al contorno ad energia zero (Majorana modes). In questo ambito è in fase avanzata di studio l’analisi degli 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.