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Stato Avanzamento Attività commessa
Proprietà magnetiche, elettroniche e funzionali di aggregati di dimensione atomica


  anni:  2005   2006   2007   2008   2009   2010   2011   2012   2013   2014 

Stato di Avanzamento attività anno 2011

Previsione attività per l'anno 2011
Risultati conseguiti:
L'attività svolta nel 2011 è stata indirizzata all'approfondimento delle seguenti tematiche principali: i) L'interazione di monostrati di grafene con substrati metallici e magnetici. Nell'ambito del progetto Spingraph/Eurogaphene della European Science Fundation sono state studiate le proprietà elettroniche di singoli strati di grafene, cresciuti in-situ per CVD in forma epitassiale su superfici cristalline metalliche. Il programma di ricerca è indirizzato all'analisi degli effetti di ibridazione ed interazione di scambio tra metallo e grafene e, nel caso di subtrati magnetici, delle conseguenti caratteristiche nel trasporto di correnti spin polarizzate. In questo quadro, nel 2011 sono state esaminate le interazioni elettroniche tra grafene e subtrati monocristallini di Fe, Co e Ni. Sono stati osservati forti effetti di interazione tra le bande del grafene e quelle dei substrati magnetici, con formazione di stati ibridi e spin polarizzati. Queste analisi spettroscopiche sono state inoltre estese a scopo comparativo a substrati metallici non-magnetici. Si sono riscontrate significative relazioni tra il grado di interazione degli stati elettronici ed aspetti strutturali, quali la relazione cristallografica tra substrato e grafene e le distanze interplanari. Si sono inoltre estesi gli studi di nanofili di silicene (silicio in geometria honeycomb), avviati in precedenza, alla interazione dei nanofili con ossigeno molecolare e con atomi di manganese. Nuovi studi diretti alla analisi elettronica/strutturale di nanofili di silicio hanno confermato il carattere prevalentemente di tipo sp2 dei legami, in accordo con le aspettative per la struttura di tipo honeycomb del silicio. ii) gli effetti della coesistenza di interazioni elettroniche Rashba e di scambio. L'effetto Rashba produce un accoppiamento di spin-orbita in sistemi di bassa dimensionalità. L'assenza di simmetria traslazionale alla superficie, od alla interfaccia, di un materiale cristallino dà luogo ad un gradiente di campo elettrico, che rimuove la degenerazione di spin per gli elettroni in moto nel piano della superficie. Sono stati recentemente individuati sistemi metallici (p.e. leghe di superficie Ag2X/Ag(111) con X = Pb, Bi), che presentano un effetto Rashba particolarmente grande, con separazione di spin nello spazio dei momenti dell'ordine di 0.1 A-1, quindi di particolare interesse per applicazioni spintroniche. L'analisi di questi sistemi nel corso della nostra attività nel 2011 ha messo in luce: i) processi di ibridizzazione spin-dipendenti tra bande Rashba e stati non-magnetici di film metallici; in particolare si è rilevato che la formazione di leghe di superficie con alto effetto Rashbe modifica sensibilmente il tempo di rilassamento di correnti spin-polarizzate; ii) effetti della coesistenza, sulla stessa scala energetica, di interazioni Rashba e di scambio. Questa combinazione genera a configurazioni elettroniche di bassa simmetria con caratteristiche originali (in quanto non sussistono nè simmetria di inversione temporale nè di inversione strutturale). In particolare, la struttura delle bande acquisisce una marcata dipendenza dalla direzione di magnetizzazione, con pronunciata asimmetria tra bande polarizzate con vettore d'onda di segno opposto. Sono in corso analisi teoriche per esaminare le conseguenze di queste proprietà particolari in sistemi sugli effetti di trasporto di spin, l'effetto Hall e la magnetoresistenza anomala. iii) le proprietà magnetiche ed elettroniche di molecole ed atomi su superfici metalliche. Sono state esaminate ulteriormente mediante studi spettroscopici con tecniche di dicroismo, le proprietà di monolayer e bilayer di ftalocianine su metalli nobili al fine di comprendere la natura delle interazioni tra molecola e substrato (p.e. ibridazione ed effetto Kondo) e tra molecola e molecola. Inoltre, l'interazione tra atomi isolati di Ce e superfici metalliche di diverso carattere è stata studiata sia per via di spettroscopia di fotoelettroni che con metodi teorici. Le osservazioni hanno messo in luce la relazione tra la persistenza del momento magnetico, rispetto alla tendenza in competizione verso la formazione di uno stato di Kondo, il grado di ibridizzazione col substrato, e la simmetria degli stati del substrato coinvolti nel legame. La commessa ha prodotto, al 21/11/2011, 9 pubblicazioni, con impact factor medio di 4.4.
Risorse strumentali:
- linee di luce VUV e Polar al sincrotrone Elettra, Trieste. - beamline ID8 alla ESRF, Grenoble. - spettrometri per fotoemissione con alta risoluzione angolare ed energetica. - magnete superconduttore per misure in UHV ad alto campo e bassa temperatura. - camere per UHV con strumentazione per crescita in situ per MBE e loro caratterizzazione (LEED, RHEED, Auger, magnetometria Kerr, evaporatori di vario tipo).
Punti critici:
Le attività sperimentali che utilizzano radiazione di sincrotrone sono svolte in condizioni di criticità per mancanza di personale. Si ritiene necessario che venga programmato l'inserimento in tempi brevi di almeno un giovane ricercatore ed un tecnico nell'attività della commessa. Si auspica inoltre che per assicurare il più efficace svolgimento delle attività previste nel quadro della commessa vengano risolte diverse situazioni di difficoltà riguardanti aspetti normativi ed organizzativi per l'utilizzo e lo sviluppo delle linee di luce e delle relativa strumentazione da noi realizzate presso il sincrotrone Elettra.
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell'anno corrente:
Le entrate esterne realizzate hanno corrisposto alle previsioni.
 
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