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Descrizione
commessa
Proprietà magnetiche, elettroniche e funzionali di aggregati di dimensione atomica


Tematiche di ricerca:
L'attività prevista nell'ambito della commessa è dedicata all'analisi, manipolazione ed ottimizzazione delle proprietà magnetiche, elettroniche e funzionali di aggregati di dimensioni atomiche, in forma di cluster, fili quantici, film ultra-sottili di metalli, atomi metallici in composti metallorganici o isolati su superfici. L'attività è articolata su tre temi di studio principali: i) nanosistemi con alte anisotropie e momenti magnetici, costituiti da atomi magnetici diluiti, clusters e fili atomici; ii) interazioni magnetiche ed elettroniche tra film ultrasottili, in sistemi di spin-valve ed exchange bias; iii) sintesi ed ottimizzazione delle proprieta' elettroniche e del magnetismo per applicazioni spintroniche. Verranno esaminate, con metodi spettroscopici, misure magnetiche e calcoli di struttura elettronica, le proprietà magnetiche, locali e collettive, la loro correlazione con le caratteristiche elettroniche, e verranno elaborate strategie per la miniaturizzazione su scala atomica di dispositivi magnetici funzionali.
Obiettivi:
Obiettivo principale della commessa è l'analisi e la progettazione di nuovi materiali, di dimensioni atomiche e con proprietà magnetiche funzionali.
Stato dell'Arte:
Le proprietà magnetiche recentemente scoperte in materiali nanometrici stanno attualmente rivoluzionando la tecnologia delle memorie e sensori magnetici. Lo sviluppo di strategie per l'ulteriore miniaturizzazione di elementi funzionali richiede oggi il controllo e la manipolazione del comportamento magnetico di aggregati di scala atomica. In questo contesto, è da notare come le proprietà magnetiche in tali sistemi siano controllate da effetti di confinamento quantico e bassa dimensionalità e non possano essere estrapolate da concetti micromagnetici convenzionali. L'ISM ha sviluppato strumentazione e metodi innovativi per lo studio di nanosistemi magnetici che hanno recentemente portato alla sintesi di un reticolo di nanoelementi magnetici con altissima densità lineare (5x10*6 per cm) ed alla osservazione della più alta anisotropia magnetica finora nota, in atomi di Co diluiti su Pt. Questi risultati sono stati riportati da prestigiose riviste scientifiche, tra cui Science e Nature, ed anche dalla stampa internazionale (Le Quotidien Suisse des Affaires et de la Finance, 24 heures, Corriere della Sera, Frankfurter Allgemeine Zeitung).
Potenziale Impiego:
per processi produttivi:
Lo sviluppo di nuovi materiali su scala nanometrica risponde alla neccessità di miniaturizzare elementi funzionali per diverse applicazioni tecnologiche. Film ultrasottili e nanostrutture magnetiche costituiti da metalli, leghe e composti, di dimensioni e geometria definite, hanno estesa applicazione in settori emergenti nella nanoelettronica, spintronica e quantum computation ed offrono eccellenti prospettive per il loro ulteriore sviluppo.
per risposte a bisogni individuali e collettivi:
L'utilizzazione di nanostrutture magnetiche è di particolare rilevanza per lo sviluppo di nuovi microsensori e memorie ad altissima densità, che trovano vasto impiego nella tecnologia dell'informazione. I sistemi oggetto di studio nell'ambito della commessa sono di interesse per la progettazione e lo sviluppo di memorie magnetiche ad alta densità, di sensori ad alta magnetoresistenza (GMR) per misure di campo magnetico, di posizione e di velocità di rotazione, e di dispositivi spintronici.
Competenze, strumentazione, tecniche di indagine e tecnologie :
Competenze (conoscenze possedute dai partecipanti alla commessa rilevanti ai fini del suo svolgimento):
L'Istituto di Struttura della Materia dispone di ben consolidata competenza nello studio delle proprietà fondamentali e funzionali di materiali nanostrutturati mediante tecniche sperimentali di magnetometria e di spettroscopia, basate principalmente sull'utilizzo di radiazione di sincrotrone (linee VUV e Polar ad Elettra), e con metodi teorici da principi primi.
Strumentazione (dispositivi, apparecchiature o impianti utilizzati per lo svolgimento delle attività):
- linee di luce VUV e Polar al sincrotrone Elettra, Trieste. - 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).
Tecniche d'indagine (metodologie per la comprensione di fenomeni o strutture attraverso l'impiego combinato di competenze e strumentazione):
- fotoemissione ad alta risoluzione di energia e momento elettronico. - dicroismo magnetico in assorbimento nel regime dei raggi x-soffici. - caratterizzazioni stutturali, chimiche e magnetiche di sistemi di superficie e nanostrutturati con LEED, RHEED, Auger e magnetometria Kerr. - calcoli da principi primi.
Tecnologie (Metodologie di modellazione o di intervento su oggetti e sistemi):
- crescita in situ per MBE in UHV di nanomateriali - progettazione ed ottimizzzazione di proprietà funzionali magnetiche ed elettroniche (magneto-resistenza, tunneling spin-dipendente, altissima energia di anisotropia magnetica).
 
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