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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
Classificazione geografica
Bibliografia
[Agrait03] "Quantum properties of atomic-sized conductors", N. Agrait, Phys. Rep. 377, 81 (2003).

[Anisimov00] Vedi Ref 24 al punto 1.9

[Bagrets04] "Magnetoresistance of atomic-sized contacts: An ab-initio study", A. Bagrets et al., PRB 70, 064410 (2004).

[Brandbyge02] "Density functional method for nonequilibrium electron transport", M. Brandbyge et al., PRB 65, 165401 (2002).

[Calzolari04] "Ab initio transport properties of nanostructures from maximally localized Wannier functions", A. Calzolari et al., PRB 69, 035108 (2004).

[Calzolari04a] "Electronic and Transport Properties of Artificial Gold Chains", A. Calzolari et al., PRL 93, 096404 (2004).

[Capone02] Vedi Ref 21 al punto 1.9

[Capone04] "Strongly Correlated Superconductivity and Pseudogap Phase near a multi-band Mott Insulator", M. Capone, M. Fabrizio, C. Castellani, and E. Tosatti, PRL 93, 047001 (2004).

[Carbone02] "Ferromagnetism in one-dimensional monatomic metal chains", P. Gambardella, A. Dallmeyer, K. Maiti, M. C. Malagoli, W. Eberhardt, K. Kern, C. Carbone, Nature 416, 301 (2002).

[Carbone03] "Giant Magnetic Anisotropy of Single Cobalt Atoms and Nanoparticles", P. Gambardella, S. Rusponi, M. Veronese, S. S. Dhesi, C. Grazioli, A. Dallmeyer, I. Cabria, R. Zeller, P. H. Dederichs, K. Kern, C. Carbone, and H. Brune, Science 300, 1130 (2003).

[Choi99] "Ab initio pseudopotential method for the calculation of conductance in quantum wires", H.J. Choi and J. Ihm, PRB 59, 2267 (1999).

[Cortes06] "Observation of a Mott Insulating Ground State for Sn/Ge(111) at Low Temperature", R. Cortes et al., PRL 96, 126103 (2006).

[Csonka04] "Conductance of Pd-H Nanojunctions", Sz. Csonka et al., PRL 93, 016802 (2004).

[DalCorso05] "Spin-orbit coupling with ultra-soft pseudopotentials: applications to Au and Pt", A. Dal Corso et al., PRB 71, 115106 (2005).

[Delin03] Vedi Ref 14 al punto 1.9

[Delin04a] Vedi Ref 9 al punto 1.9

[Delin04b] Vedi Ref 8 al punto 1.9

[Duca05] "In-N and N-N correlation in InxGa1_xAs1_yNy/GaAs quasi-lattice-matched quantum wells: A cross-sectional scanning tunneling microscopy study", R. Duca et al., PRB 72, 075311 (2005).

[Duan06] "Cross-sectional imaging of sharp Si interlayers embedded in gallium arsenide", X. Duan et al., Appl. Phys. Lett. 88, 022115 (2006).

[Fabrizio03] "Non-trivial fixed point in a twofold orbitally degenerate Anderson impurity model", M. Fabrizio, A.F. Ho, L. De Leo, G.E. Santoro, PRL 91, 246402 (2003).

[Fabrizio05] Vedi Ref 4 al punto 1.9

[Ferretti05] "First-Principles Theory of Correlated Transport through Nanojunctions", A. Ferretti, A. Calzolari, R. Di Felice, F. Manghi, M.J. Caldas, M.B. Nardelli, and E. Molinari, PRL 94, 116802 (2005).

[Ferretti05a] "First-principles theoretical description of electronic transport including e-e correlation", A. Ferretti, A. Calzolari, R. Di Felice, and F. Manghi, PRB 72, 125114 (2005).

[Gebauer05] "Density Functional Theory of the Electrical Conductivity of Molecular Devices", K. Burke, R. Car, and R. Gebauer, PRL 94, 146803 (2005).

[Gebauer04] "Current in Open Quantum Systems", R. Gebauer and R. Car, PRL 93, 160404 (2004).

[Gimzewski93] "Observation of a new Au(111) reconstruction at the interface of an adsorbed C60 overlayer", J.K. Gimzewski, S. Modesti et al., Chem. Phys. Lett. 213, 401 (1993).

[Gimzewski94] "Cooperative self-assembly of Au atoms and C60 on Au(110) surfaces", J.K. Gimzewski, S. Modesti et al., PRL 72, 1036 (1994).

[Yanson98] "Formation and manipulation of a metallic wire of single gold atoms", A.I. Yanson et al., Nature 395, 783 (1998).

[Kokalj06] "DFT study of a weakly pi-bonded C2H4 on oxygen-covered Ag(100)", A. Kokalj, A. Dal Corso et al., J. Phys. Chem. B 110, 367 (2006).

[Liao01] "Electronic structure and bonding in metal phthalocyanines, Metal=Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg", M.S. Liao et al., Chem. Phys. 114, 9780 (2001).

[Marzari97] "Maximally localized generalized Wannier functions for composite energy bands", N. Marzari, D. Vanderbilt, PRB 56, 12847 (1997).

[Modesti97] "Strong Correlation Effects in the (3x3) Charge Density Wave Phase of Sn/Ge(111)", A. Goldoni and S. Modesti, PRL 79, 3266 (1997).

[Modesti99] "Dispersion and Intrinsic Width of Image Resonances Measured by Resonant Inelastic Electron Scattering: The alpha phase of Pb/Ge(111)", L. Petaccia, L. Grill, M. Zangrando, and S. Modesti, PRL 82, 386 (1999).

[Modesti03] "High-resolution potential mapping in semiconductor nanostructures by cross-sectional scanning tunneling microscopy and spectroscopy", S. Modesti et al., Appl. Phys. Lett. 82, 1932 (2003).

[Modesti04] "Microscopic Mechanisms of Self-Compensation in Si delta-Doped GaAs", S. Modesti et al., PRL 92, 086104 (2004).

[Modesti06] "Low temperature Mott-Hubbard insulating state of Sn/Si(111)", S. Modesti et al., in preparation (2006).

[Monastra02] "Quenching of Majority-Channel Quasiparticle Excitations in Cobalt", S. Monastra, F. Manghi et al., PRL 88, 236402 (2002).

[Novaes06] "Oxygen clamps in gold nanowires", F.D. Novaes et al., PRL 96, 016104 (2006).

[Ohnishi98] "Quantized conductance through individual rows of suspended gold atoms", H. Ohnishi, Y. Kondo, and K. Takayanagi, Nature 395, 780 (1998).

[Ono04] "Geometry and conductance of Al wires suspended between semi-infinite crystalline electrodes", T. Ono et al., PRB 70, 033403 (2004).

[Prato94] "Anisotropic Ordered Planar Growth of alpha-Sexithienyl Thin Films", S. Prato et al., Jour. Phys. Chem. B103, 7788 (1999).

[Profeta05] Vedi Ref 3 al punto 1.9

[QE] Si veda la pagina web (see web-page) http://www.pwscf.org.

[Rodrigues03] "Evidence for Spontaneous Spin-Polarized Transport in Magnetic Nanowires", V. Rodrigues et al., PRL 91, 096801 (2003).

[Rossier05] "Transport in magnetically ordered Pt nanocontacts", J. Fernandez-Rossier et al., PRB 72, 224418 (2005).

[Ruocco04] "Copper-phthalocyanine ultra thin films grown onto Al(100) surface investigated by synchrotron radiation", A. Ruocco et al., J. Elect. Spectr. 137-140, 165 (2004).

[Rubini06] "Nitrogen-induced hindering of In incorporation in InGaAsN", S. Rubini et al., Appl. Phys. Lett. 88, 141923 (2006).

[Santoro99] "Charge-density waves and surface Mott insulators for adlayer structures on semiconductors: extended Hubbard modeling", G. Santoro, S. Scandolo and E. Tosatti, PRB 59, 1891 (1999).

[Santoro00] Vedi Ref. 26 al punto 1.9

[Smit01] "Common Origin for Surface Reconstruction and the Formation of Chains of Metal Atoms", R.H.M. Smit et al., PRL 87, 266102 (2001).

[Smogunov04] Vedi Ref 10 al punto 1.9

[Smogunov06] Vedi Ref 1 al punto 1.9

[Strange06] "Electron transport in a Pt-CO-Pt nanocontact: First-principles calculations", M. Strange et al., cond-mat/0512138.

[Suzuki02] "Spin Polarization of Metal (Mn, Fe, Cu, and Mg) and Metal-Free Phthalocyanines on an Fe(100) Substrate", T. Suzuki et al., J. Phys. Chem. B 106, 11553 (2002).

[Thijssen06] "Oxygen-Enhanced Atomic Chain Formation", W.H.A. Thijssen et al., PRL 96, 026806 (2006).

[Tobik04a] Vedi Ref 11 al punto 1.9

[Tobik04b] "Electric fields with ultrasoft pseudo-potentials: applications to benzene and anthracene", J. Tobik and A. Dal Corso, Jour. of Chem. Phys. 120, 9934 (2004).

[Tobik05] "Raman Tensor Calculation for Magnesium Phthalocyanine", J. Tobik and E. Tosatti, cond-mat/0511189.

[Torres99] "The puzzling stability of monatomic gold wires", J.A. Torres, E. Tosatti, et al., Surf. Sci. Lett. 426, L441 (1999).

[Tosatti01] Vedi Ref 23 al punto 1.9

[Tosatti04] Vedi Ref 13 al punto 1.9

[Untiedt04] "Absence of magnetically induced fractional quantization in atomic contacts", C. Untiedt et al., PRB 69, 081401 (2004).

[Viret06] "Giant Anisotropic Magneto-Resistance in ferromagnetic atomic contacts", M. Viret et al., cond-mat/0602298.

[Zhao05] "Controlling the Kondo effect of an adsorbed magnetic ion through its chemical bonding", A. Zhao et al., Science 309, 1542 (2005).
Parole Chiave
NANOCONTATTI E NANOFILI, CONDUTTANZA BALISTICA, CALCOLI DI STRUTTURA ELETTRONICA, MAGNETISMO LOCALE, STM, SPETTROSCOPIA DI FOTOEMISSIONE, CORRELAZIONE ELETTRONICA, GIUNZIONI A ROTTURA, FTALOCIANINE

Fisica di Nanocontatti Metallici e Molecolari: Conduttanza in Presenza di Magnetismo e altri Gradi di Liberta' Interni

Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste
Abstract
Lo studio della conduttanza elettronica di nanocontatti sia metallici che metallici-molecolari e' di importanza concettuale e pratica, ed oggetto di forte attenzione da parte di vari gruppi a livello internazionale -- mentre non lo e' in Italia. Questo progetto si propone di riempire questa lacuna, focalizzando su questo tema gli sforzi di due gruppi teorici italiani attivi in questo campo, con quelli di una qualificata componente sperimentale che intende sviluppare un nuovo ruolo, applicando contestualmente le tecniche di fisica delle superfici in ultravuoto, lo STM criogenico, e la spettroscopia con luce di sincrotrone, accompagnate da uno sforzo teorico adeguato.

La problematica specifica che si intende affrontare e' lo studio dell'influsso di gradi di liberta' interni nel determinare, assieme alle proprieta' meccaniche ed elettroniche, la conduttanza balistica di nanocontatti, nonche' la conduttanza di tunneling su adsorbati. L'interesse e' motivato, oltre che dalla fisica di base, dalla problematica generale della spintronica, dove interessa controllare la corrente elettrica attraverso il magnetismo.

Il principale grado di liberta' interno che si intende studiare e' infatti il magnetismo locale del nanocontatto. I nanocontatti metallici modello che verranno perseguiti saranno sopratutto quelli di Pt. Nel Pt e altri metalli simili infatti e' stato mostrato che il nanocontatto >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Erio Tosatti Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di TRIESTE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Gli obiettivi di questo programma sono:

1) A LIVELLO GENERALE.
Sviluppare una comunita' italiana esperta nei processi fisici di conduzione elettronica in nanocontatti, radunando sotto lo stesso progetto teorico-sperimentale i gruppi che al momento sono realmente o potenzialmente attivi in questo campo.

2) A LIVELLO TEORICO.
Prevedere e calcolare le proprieta' fisiche ed in particolare la conduttanza di nanocontatti metallici e di adsorbati molecolari, in presenza di gradi di liberta' interni quali il nanomagnetismo, o gradi di liberta' orbitali o di tipo `sistema a due livelli'. Sviluppare metodi e codici di calcolo applicabili in presenza di nanomagnetismo, in presenza di forte effetto spin-orbita, ed anche in condizioni di non-equilibrio.

3) A LIVELLO SPERIMENTALE.
Condurre -- in condizioni di ultravuoto e a temperature variabili da valori criogenici a temperatura ambiente -- misure di conduttanza di contatto in giunzioni a rottura, specialmente di metalli prossimi al magnetismo quali il Platino, ed anche di tunneling in adsorbati possibilmente nanomagnetici quali le metallo-ftalocianine e le porfirine adsorbite su metalli, o gli adatomi del IV gruppo su semiconduttori. Inoltre, effettuare misure spettroscopiche, in particolare fotoemissione con polarizzazione, su questi ed analoghi sistemi, per mettere in luce l'interazione della magnetizzazione locale con il metallo >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il contatto fisico fra due conduttori, come quello che sostiene la corrente in un interruttore un istante prima della rottura, si presenta al livello atomico sotto forma di microcontatti. Al limite della rottura, questi si assottigliano in ponti o colli di diametro nanometrico, spesso decrescente fino al singolo atomo o al segmento di catena di monoatomica. Il limite del contatto nanometrico presenta interesse da molti e diversi punti di vista. Meccanicamente, la rottura del nanocontatto determina il limite di distacco. Elettricamente, la conduzione attraverso un nanocontatto avviene in generale balisticamente, cioe' senza scattering resistivo dentro il nanocontatto. La conduttanza balistica di un nanocontatto, libera da ogni elemento arbitrario legato a processi diffusivi, riflette direttamente la fisica quantistica legata alla trasmissione e riflessione degli elettroni, e agli eventuali gradi di liberta' interni al nanocontatto [Agrait03]. Un tipo assai diverso di nanocontatto avviene invece attraverso il tunneling, dove manca quasi totalmente il contatto meccanico e gli elettroni attraversano solo debolmente una barriera fra un elettrodo e l'altro. Ambedue i tipi di conduttanza, quella di contatto e quella di tunneling, sondano, seppure in maniera diversa, non solo la struttura elettronica ma anche i gradi di liberta' interni del nanocontatto. A voltaggio sufficientemente piccolo, i gradi di liberta' interni inelastici, per esempio i fononi e le >>>