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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 2013

Previsione attività per l'anno 2013
Risultati conseguiti:
L'attività svolta nel 2013 è stata indirizzata all'approfondimento delle seguenti tematiche principali: i) Interazione di monostrati di grafene con substrati metallici e magnetici. ii) Proprietà elettroniche e strutturali di strati monoatomici di silicio. iii) Proprietà magnetiche ed elettroniche in film metallici: effetti quantistici e Rashba. iv) Proprietà magnetiche ed elettroniche di atomi su superfici metalliche. La commessa ha prodotto 12 pubblicazioni, con impact factor medio di 3.75. Si delineano qui brevemente i risultati conseguiti nell'ambito delle tematiche principali: i) L'interazione di monostrati di grafene con substrati metallici e magnetici. Nell'ambito del progetto Spingraph/Eurographene della European Science Foundation sono state esaminate le proprietà elettroniche di strati di grafene, formati in-situ per CVD su substrati metallici e magnetici. Sono stati evidenziati effetti di nanostrutturazione di stati di grafene, indotti dalla crescita su superfici metalliche vicinali caratterizzate da una regolare e molto fine alternanza di terrazze e step. Sono stati inoltre esaminati gli effetti di ibridizzazione tra le bande elettroniche del grafene e gli stati elettronici di substrati metallici magnetici e non-magnetici mediante studi di spettroscopia di fotoemissione. Sono state inoltre recentemente avviate indagini sulle interazioni magnetiche indirette tra substrati magnetici ed elementi magnetici separati da un singolo layer di grafene. L'osservazione di accoppiamenti di scambio antiparalleli, con momenti in direzione opposta tra le componenti magnetiche separate dal grafene, suggerisce la possibilità di integrare elementi di tipo valvole di spin in strutture grafeniche. ii) Le proprietà elettroniche e strutturali di monostrati di silicio. Lo studio di nanostrutture di carattere bidimensionale formate da silicio è stato indirizzato alla caratterizzazione di monostrati e multistrati cresciuti per epitassia su Ag(111). L'analisi di queste strutture mediante diverse tecniche sperimentali, sia microscopiche che spettroscopiche, ha evidenziato la formazione di reticoli bidimesionali con struttura quasi-honeycomb (silicene), con diverse proprietà di interesse. L indagini sono state prevalentemente dedicate all'esame della struttura a bande degli strati di silicene, al fine di derivare una descrizione più completa della loro interazione con il substrato ed esaminare similitudine e differenze rispetto alle caratteristiche elettroniche del grafene. ii) Proprietà magnetiche ed elettroniche in film metallici: effetti quantistici e Rashba. Sono stati ulteriormente esaminati gli effetti di spin-orbita indotti dalla rottura di simmetria traslazionale alle superfici ed interfacce (effetto Rashba) di materiali metallici. L'analisi di questi sistemi ha messo in luce nuovi effetti di coesistenza sulla stessa scala energetica delle interazioni Rashba e di scambio. Sono state prodotte strutture modello costituite da film magnetici sottili e di spessore uniforme sulla scala del singlo strato atomico, cresciuti in forma cristallina su substrati con alta interazione di spin-orbita. Si sono osservate inusuali asimmetrie della struttura a bande, in direzioni cristallografiche altrimenti equivalenti, in funzione del verso della magnetizzazione. Sono in corso analisi teoriche per comprendere sia le proprietà elettroniche fondamentali che l'eventuale utilizzo in dispositivi spintronici di questi sistemi, in particolare per l'applicazione di effetti di spin-orbit torque. Altre indagini su film sottili hanno messo in luce le proprietà microscopiche alla base di effetti di exchange-bias alla intefaccia tra strati antiferromagnetici e ferromagnetici. iv) Proprietà magnetiche ed elettroniche di atomi su superfici metalliche. Si è affrontato mediante la diretta osservazione spettroscopica della configurazione elettronica di atomi di metalli 3d deposti su una superficie di Ag il problema classico (Kondo, Friedel, Anderson) della descrizione di una singola impurezza magnetica interagente con un gas di elettroni. I risultati sperimentali ottenuti per fotoemissione sono stati confrontati con teoria elettronica a molti corpi, basata su diversi schemi di calcolo, in collaborazione con il Prof. Lichtenstein dell'Università di Amburgo, per descrivere in un quadro unitario e semi-quantitativo sia l'interazione con il substrato che gli effetti di scambio locale (regole di Hund) per la serie di elementi magnetici 3d da Mn a Ni.
Risorse strumentali:
- linee di luce VUV e Polar al sincrotrone Elettra, Trieste. - beamline ID8 a ESRF, Grenoble. beamline BOREAS aal sincrotrone Alba, Barcellona. - 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 due ricercatori 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 da noi realizzate presso il sincrotrone Elettra e della relativa strumentazione.
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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