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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
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Bibliografia
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Parole Chiave
SUPERCONDUTTIVITÀ, SUPERCONDUTTIVITÀ A DUE GAP, MGB2, SUPERCONDUTTORI A15, BOROCARBURI, PROPRIETA DI TRASPORTO, CALCOLI AB INITIO, NMR, TUNNELING DI QUASIPARTICELLA

Superconduttività a molte bande: MgB2 e oltre

Università degli Studi di Genova
Abstract
La superconduttività a gap multipla è stata considerata dal punto di vista teorico sin dagli anni cinquanta [Suh59] ma la mancanza di chiare indicazioni di questo fenomeno, ha fatto ritenere per lungo tempo che questo meccanismo avesse poca rilevanza pratica. La scoperta della superconduttività nel diboruro di magnesio, ad una temperatura critica record di 39 K, con la spettacolare evidenza di due gap di energia che si aprono in corrispondenza di porzioni della superfice di Fermi associate a due sistemi di bande, ha quindi suscitato un enorme interesse.
A cinque anni dalla sua scoperta, tale materiale è stato intensamente investigato sia da un punto di vista teorico che sperimentale e, grazie a sofisticati modelli a molte bande appositamente messi a punto, molti aspetti della sua complessa fenomenologia sono stati chiariti.
Altri aspetti richiedono, invece, un ulteriore approfondimento. Fra questi, è importante citare l’effetto delle sostituzioni e dell’irraggiamento che hanno un ruolo rilevante anche per le importanti ricadute applicative. La comprensione del peculiare ruolo del disordine nella superconduttività a due gap è stato il principale obbiettivo del PRIN2004 “Superconduttività a due gap nel MgB2: ruolo del disordine”. Tale progetto ha funzionato in modo eccellente investigando da un punto di vista sia teorico sia sperimentale gli effetti delle sostituzioni e dell’irraggiamento sulle proprietà del MgB2.
È ora arrivato il momento di fare un passo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Marina Putti Università degli Studi di GENOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
A cinque anni dalla scoperta della superconduttività nel MgB2, che presenta un valore di temperatura critica record (Tc=39 K) fra i superconduttori ad accoppiamento elettrone-fonone, molti aspetti della sua complessa fenomenologia sono stati chiariti. In particolare, la principale caratteristica di questo composto, è la presenza di due sistemi di bande (sigma e pi) che attraversano il livello di Fermi [Liu01, Cho02] e in cui si aprono due gap di energia sufficientemente ampie e diverse l'una dall'altra da poter essere evidenziate con chiarezza.
La superconduttività a gap multipla è stata considerata dal punto di vista teorico sin dagli anni cinquanta da Matthias, Suhl and Walker [Suh59], ma la mancanza di chiare indicazioni di questo fenomeno nei materiali esistenti ha fatto ritenere per lungo tempo che questo meccanismo avesse poca rilevanza pratica. Oggi è chiaro che affinchè la superconduttività moltigap sia osservabile è necessario che lo scattering da impurezze tra le bande sia trascurabile in modo che non si produca il mescolamento tra le coppie di Cooper “debolmente” e “fortemente” accoppiate. Tale meccanismo, mediando i parametri d'ordine, è causa di rottura di coppie e riduce Tc sino al valore del composto “isotropo”.
La comprensione del peculiare ruolo del disordine nella superconduttività a due gap è stato il principale obbiettivo del PRIN2004 “Superconduttività a due gap nel MgB2: ruolo del disordine”. Tale progetto ha funzionato in >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
MgB2 è apparso sin dall’inizio [Nag01] come un materiale relativamente “semplice” e molti aspetti sono astati chiariti molto velocemente. La sua struttura cristallografica è di tipo AlB2, molto comune fra i diboruri, formata da layer di boro tipo grafite separati da layer esagonali di magnesio. Gli atomi di magnesio sono collocati al centro degli esagoni formati dagli atomi di boro, ai quali cedono i propri elettroni. Analogamente alla grafite, MgB2 mostra una forte anisotropia tra le distanze B-B. La temperatura critica del MgB2 inoltre è quasi doppia di quella più alta osservata nei composti (Nb3Ge, Tc = 23 K). In un approccio di tipo BCS, elementi leggeri danno luogo a modo fononici a più alta frequenza, che possono portare ad un aumento della temperatura critica. MgB2 sembra confermare le previsioni di una Tc più alta in composti contenenti elementi leggeri, dal momento che i layer di boro giocano un ruolo fondamentale nella sua superconduttività.
Nonostante le analogie strutturali con la grafite, MgB2 ha una struttura elettronica che lo distingue da questa classe di composti; in particolare esso presenta 4 bande che attraversano il livello di Fermi, chiamate bande pi e bande sigma. Le bande sigma, corrispondenti ai legami covalenti nei piani del boro, non sono completamente piene, le lacune alla loro sommità hanno proprietà fortemente bidimensionali e sono localizzate sui piani del boro. Le bande pi al contrario sono distribuite su tutto il cristallo i loro >>>