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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
NANOMAGNETI MOLECOLARI, EFFETTI QUANTISTICI, EFFETTI DI DIMENSIONE FINITA, MAGNETISMO BASSO-DIMENSIONALE, SISTEMI NANOSCOPICI, COMPUTAZIONE QUANTISTICA, BIT QUANTISTICI, LIVELLI DI ENERGIA MAGNETICI, DINAMICA DI SPIN

Dinamica di spin ed effetti quantistici in sistemi magnetici nanoscopici: nuove propieta' fisiche e potenziali applicazioni

Università degli Studi di Pavia
Abstract
Lo scopo del progetto di ricerca e’ l’indagine degli effetti quantistici di dinamica di spin coerente ed incoerente che si possono osservare in sistemi magnetici nanoscopici tra i livelli di energia corrispondenti ad un determinato valore dello spin totale particolarmente in prossimita’ di punti di incrocio dei livelli quando si realizzano condizioni di quasi degenerazione. La maggior attenzione sara’ rivolta a sistemi nanofasici costituiti da alcune classi di nanomagneti molecolari note come magneti a molecola singola (SMM). Si tratta di materiali cristallini, composti da molecole identiche e magneticamente isolate, che possono essere modificati in modo sostanziale per mezzo di sostituzioni chimiche su siti specifici, cosi' da ottenere in modo controllato un gran numero di composti con diverse strutture di spin. Questi sistemi hanno aperto nuovi orizzonti per la ricerca fondamentale nel campo del magnetismo su scala nanometrica ed appaiono gia' oggi molto promettenti per le applicazioni tecnologiche. Altri sistemi di interesse per il presente progetto sono costituiti da ioni di terra rara (Tb,Ho) diluiti in matrici cristallini o immersi in grosse molecole organiche in modo da formare magneti a ioni singolo con elevati valori di anisotropia (indicati come SIM o SIMM rispettivamente). Lo studio approfondito di alcune importanti proprieta' fisiche, anche in vista di eventuali future applicazioni, sara' lo scopo finale dei nostri sforzi, utilizzando metodi >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Ferdinando Borsa Università degli Studi di PAVIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo generale del presente progetto di ricerca e' lo studio della dinamica di spin coerente ed incoerente che si origina a bassa temperatura in presenza di livelli magnetici a definito spin totale. Lo studio si concentrera’ su sistemi magnetici nanoscopici con particolare riguardo ai nanomagneti molecolari (SMM) e agli ioni isolati di terra rara (SIM e SIMM). Di seguito descriviamo gli obiettivi scientifici specifici del progetto.
Obiettivo 1: SVILUPPO DI NUOVE TECNICHE SPERIMENTALI PER LA SPETTROSCOPIA DEI LIVELLI MAGNETICI
La determinazione dei livelli magnetici nei sistemi nanoscopici comporta una spettroscopia nell’intervallo di frequenza tipicamente 100MHz-200GHZ (1K equivale a circa 20 GHZ). Poiche’ la separazione in energia in campo nullo non e’ in generale nota a priori e' necessario per individuare il segnale elettronico di assorbimento in risonanza variare la frequenza a campo magnetico applicato nullo oltreche’ variare il campo magnetico a frequenza fissa sebbene diversa da caso a caso. E’ chiaro pertanto che i tradizionali spettrometri EPR non hanno la necessaria flessibilita’ in frequenza. Pertanto uno degli obbiettivi della Unità 1 e’ quello di sviluppare uno spettrometro EPR privo di cavita’ risonante e basato su un originale disegno che fa uso di antenne accoppiate immerse in una anti-cavita’ che elimini le riflessioni delle microonde. Un metodo alternativo che sara’ utilizzato dalla Unita’ 2 consiste nel fare misure di >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il progresso nelle nanotecnologie e’ legato alla possibilita’ di comprendere e controllare le propieta’ dei materiali su scale di dimensioni sempre piu’ piccole. Uno degli approcci per studiare le propieta’ fondamentali di sistemi magnetici su scala nanoscopica e’ di partire dalle dimensioni atomiche e aumentare le dimensioni piuttosto che partire dalla scala macroscopica e ridurre le dimensioni.
In quest’ottica la strategia di usare molecole magnetiche e’ stata molto efficace[1,2]. A bassa temperature molte di queste molecole si comportano come nanomagneti molecolari ( MNM)[3-5] ( si usa anche il termine magneti a molecola singola ( SMM)). Le interazioni magnetiche tra molecole sono trascurabili per effetto della schermatura rappresentata dal guscio organico intorno agli ioni magnetici.Ci sono molti esempi di SMM che presentano diverse propieta’[6]. I cluster maggiormente studiati sono le molecole di Mn12 e Fe8 ( con grande anisotropia assiale e stato fonadamentale con spin gigante S=10) [6-8] e i clusters a forma di anello con interazioni antiferromagntica (AFM) come per esempio il Fe6,Fe10,Fe12 e Cr8 [9-12] con stato fondamentale di singoletto S=0. Inoltre ci sono molti altri tipi di molecole che sono intensamente studiate . Tra queste quelle che sono di maggior interesse per il presente progetto sono il V6 e il V15 dove la disposizione triangolare degli ioni vanadio e la interazione antiferromagnetica porta a stati fondmentali degeneri con spin S=1/2 [13]. Nei >>>