RICERCA ITALIANA     

Superconduttivita' e fenomeni di coerenza in materiali non convenzionali e fortemente correlati

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

Dopo 20 anni dalla sua scoperta,
il fenomeno della superconduttivita'
ad alta temperatura critica (SATT) rimane uno
dei problemi aperti piu' studiati e difficili
nell'intero panorama delle scienza fisiche.
L'analisi della complessa fenomenologia, non solo
degli ossidi rameici ma anche di altri superconduttori
come i fullereni, il diboruro di magnesio MgB2 etc.,
ha portato inoltre a un ripensamento globale
di concetti di base della fisica
dello stato solido, quali le proprieta' metalliche
in regime di forte correlazione elettronica
e di forte accoppiamento elettrone-reticolo.
Accanto alle tematiche inerenti ai SATT, i continui
progressi tecnologici hanno reso possibile studiare
sistemi fisici in regimi estremi
(bassa dimensionalita', bassa densita' di carica,
forte interazione, bassa concentrazione di disordine
e impurezze) prima inaccessibili.
Tali tematiche hanno portato a una significativa
ibridizzazione tra lo studio del fenomeno
della superconduttivita' ad alta Tc e altri
campi affini della fisica dello stato solido.

In questo quadro il presente progetto di ricerca
riunisce un gruppo di ricercatori che rappresentano
un riconosciuto polo a livello internazionale.
Motivati dalle problematiche poste dalla
fenomenologia dei superconduttori ad >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Luciano Pietronero Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo complessivo dell'attivita' di ricerca
e' di studiare i vari fattori che influiscono sulla
coerenza quantistica di vari sistemi di interesse
teorico e applicativo, quali
i superconduttori ad alta temperatura critica,
nuovi materiali superconduttori e non, e molti sistemi elettronici.
Oggetto di studio saranno l'origine di tali processi,
le loro proprieta' e le conseguenza della presenza o assenza di
coerenza quantistica sui medesimi.
Cura fondamentale del progetto
sara' di integrare e coordinare le competenze scientifiche
dei vari Ricercatori coinvolti al fine di favorire
il trasferimento dei risultati, modelli e approcci teorici
tra una linea di ricerca e l'altra.

Piu' in particolare,
individuiamo qui di seguito
gli obiettivi specifici del progetto,
raggruppati per attivita' di ricerca al fine di illustrare
in maniera piu' chiara la struttura organizzativa del progetto:

1 - COMPORTAMENTI ANOMALI DELLO STATO METALLICO E SUPERCONDUTTIVO
NEI SISTEMI FORTEMENTE CORRELATI

Comprensione dei meccanismi di violazione dei paradigmi standard
dello stato metallico (teoria di Landau dei liquidi di Fermi)
e della superconduttivita' (teoria BCS).
In particolare intendiamo studiare
- la criticalita' quantistica
come >>>

Risultati parziali attesi

Nel corso dei due anni di progetto intendiamo perseguire
gli obiettivi precedentemente descritti e ottenere
i seguenti risultati:

1 - COMPORTAMENTI ANOMALI DELLO STATO METALLICO E SUPERCONDUTTIVO
NEI SISTEMI FORTEMENTE CORRELATI

- Per quanto riguarda lo studio generale della criticalita'
quantistica si determinera' l'effetto del disordine in sistemi
di fermioni accoppiati con modi critici vicino alla transizione
antiferromagnetica in due dimensioni (2D). La presenza di vertici
singolari nella teoria di campo efficace rende questa analisi delicata,
ma di rilevanza per molti sistemi fortemente correlati. Nel caso piu'
specifico dei cuprati HTSC, intendiamo chiarire alcuni effetti dovuti
alla presenza di un punto critico quantistico per ordinamento di carica
proposto dal gruppo dell'Unita' II. In questo caso verranno analizzati
gli effetti nel trasporto e nelle varie spettroscopie dei modi critici
di caricae si determinera' il ruolo del disordine in spettroscopia Raman
e ottica. Per la fotoemissione intendiamo spiegare nuovi effetti
recentemente scoperti quali anomalie nella superficie di Fermi dei
cuprati HTSC.
- Lo studio delle inomogeneita' di carica nei sistemi correlati si
collega naturalmente all'analisi del punto 1), ma ha anche
un carattere generale e intende >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Processi di coerenza quantistica sono alla base della maggior parte
dei piu' importanti aspetti della Fisica della Materia Condensata.
La superconduttivita', la superfluidita' e la condensazione di Bose
rappresentano per esempio solo alcuni dei fenomeni piu'
conosciuti in cui coerenza quantistica e' stabilita su scala macroscopica.
Effetti di correlazione e di interazione
tra i gradi di liberta' elettronici e di reticolo o di spin
possono essere altrettanto rilevanti anche nello stato normale,
sia nei processi di scambio e correlazione che caratterizzano le
proprieta' metalliche dei liquidi di Fermi, sia
in quanto in alcuni casi possono definire un nuovo stato elettronico,
per esempio nel caso di presenza di un punto critico quantistico
o nel caso di insorgenza di una stato di tipo Resonant Valence Bond.
Effetti di coerenza quantistica tra diversi gradi di liberta'
possono essere altrettanto rilevanti nel caratterizzare
le proprieta' dei materiali su scala microscopica.
Essi sono infatti alla base, per esempio, della possibile formazione
di stati legati elettrone-reticolo (polarone di reticolo)
o elettrone-configurazione magnetica (polarone di spin).
Effetti di correlazione a corto raggio risultano
fondamentali nella dissociazione e metalizzazione
di cristalli molecolari come >>>