Laboratori NMR-NQR: magnetismo e superconduttività

Si svolge nel gruppo una articolata attività di ricerca nel campo della struttura della materia, con particolare riguardo alle transizioni di fase, al magnetismo e alla superconduttività. Le tecniche utilizzate comprendono in primo luogo l'NMR-NQR assieme ad altri metodi di indagine microscopica locale quali la mu-SR (risonanza muonica di spin), tecniche di indagine macroscopica come la magnetometria SQUID (dispositivo superconduttivo a interferenza quantistica) e la calorimetria adiabatica, misure di MRI (risonanza magnetica per immagini). Inoltre si sta sviluppando una tecnica EPR a larga banda con anticavità. Tali tecniche consentono, ad esempio, di derivare il comportamento del parametro d'ordine in fasi magneticamente ordinate e superconduttive, di studiare la polarizzazione di spin locale in nanomagneti molecolari, di trarre informazioni sulle eccitazioni a bassa frequenza di sistemi elettronici fortemente correlati e di studiare il comportamento critico dei materiali in prossimità di transizioni di fase.

La superconduttività, in particolare ad alta temperatura critica, costituisce uno degli effetti più eclatanti per interesse e importanza, così come per difficoltà nella sua comprensione. Per quanto riguarda i superconduttori, vengono studiate le proprietà microscopiche di base, le correlazioni magnetiche di spin, le fluttuazioni superconduttive, la dinamica dei vortici, oltre agli effetti di sostituzioni, di granularità e di nanoscala.

Sono di interesse anche altri sistemi ad elettroni fortemente correlati, quali conduttori organici a bassa dimensionalità e composti a fermioni pesanti. Le interazioni magnetiche sono fra i meccanismi fisici più complessi fra quelli che controllano le proprietà micro- e macroscopiche della materia. Nel campo del magnetismo, oltre ai sistemi frustrati con dimensione ridotta, vengono studiati sistemi planari con drogaggio di carica e di spin. Un altro argomento di notevole importanza è l'indagine dei nanomagneti molecolari, riguardo ai fondamenti di magnetismo e di fisica statistica anche con molecole singole (aventi prospettive di applicazione come quantum bit), e il loro accoppiamento con microcavità risonanti, anche a superconduttore. Vi è inoltre un ampio studio dei mezzi di contrasto per MRI e di sistemi magnetici molecolari per la diagnostica biomedica. In questo ambito è stata sviluppata di recente la tecnica della polarizzazione dinamica dei nuclei che apre la strada verso l’imaging molecolare in vivo.

Staff: P. Carretta, M. Corti, A. Lascialfari, M. Moscardini, S. Sanna

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