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  Ricerche

 
 

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[ Dipartimento di
Matematica e Fisica
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[ Matematici a Brescia ]
[ INFM ]
 

Fotoemissione, proprietà ottiche e diffusione di fotoni con luce di sincrotrone (Progetto INFM/BACH)

(Fulvio Parmigiani)

La domanda da parte della comunità scientifica di sorgenti di radiazione con alta brillanza ed elevata monocromaticità è cresciuta rapidamente negli ultimi anni. In particolare, le sorgenti di radiazione con selezione di polarizzazione sono tra le più richieste. Il progetto INFM/BACH (Beamline for Advanced diCHroism) ha inteso rispondere a questa domanda realizzando presso il laboratorio Elettra della Sincrotrone Trieste S.C.p.A. una linea di luce dedicata ad esperimenti di assorbimento, di fotoemissione e di diffusione di fotoni, dipendenti dalla polarizzazione. La linea BACH, attualmente in fase di commissioning, sarà aperta agli utenti esterni nell'autunno del 2001. L'interesse all'utilizzo di luce polarizzata si basa sul fatto che le transizioni elettroniche nella materia dipendono da regole di selezione basate sullo stato di polarizzazione della radiazione e sulla simmetria degli stati iniziali e finali del processo. Per questo motivo le spettroscopie sensibili alla polarizzazione sono uno strumento importante per studiare le proprietà elettroniche e magnetiche della materia. Inoltre, la capacità di focalizzare il fascio a dimensioni di 50x50 nm2 permette di studiare, su scala sub-micrometrica e mesoscopica, la struttura elettronica, le proprietà magnetiche e chiarali, (artificiali e naturali) e le fluttuazioni di questi parametri, in materiali e dispositivi di grande attualità scientifica e tecnologica.

Collaborazioni:
J.P. Kapler e G. Krill, LURE, Orsay, Francia, D. Cocco, R. Walker, G. Paolucci, Elettra, Trieste.

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Microscopia della superficie di Fermi risolta in tempo (Progetto ELPHOS)

(Fulvio Parmigiani)

Scopo di questa attività di ricerca è quello di studiare le dinamiche di fotoemissione lineare e non lineare nel dominio dei sub-ps e dei ps in solidi convenzionali o molecolari. Questi esperimenti, che richiedono la costruzione di apparati sperimentali e di sorgenti di luce ad-hoc, sono finalizzati allo studio delle dinamiche dei processi elettronici lontani dallo stato di equilibrio. Lo scopo è quello di indagare le interazioni tra elettroni e tra elettroni e fononi in sistemi a forte correlazione elettronica come i liquidi di Fermi, i fermioni pesanti e i superconduttori ad alta temperatura. In particolare, intendiamo ottenere informazioni essenziali per stabilire una teoria univoca al fine di comprendere gli ordinamenti di carica e di spin e i meccanismi di superfluidità nei cuprati e la loro connessione con l'insorgere degli stati superconduttivi. Intendiamo ottenere questo risultato applicando tecniche di pump & probe nel dominio dei picosecondi misurando l'energia e il momento degli elettroni fotoemessi con una risoluzione di qualche meV e 0.1°. Questa misura è attuabile costruendo uno spettrometro per elettroni a tempo di volo (time of flight, ToF) e una sorgente di impulsi coerenti di circa un 1.5 ps e h? > 9 eV . Questo apparato permette di attuare misure di fotoemissione nell'ultravioletto risolte in momento e in tempo e quindi di studiare nei punti della superficie di Fermi di minima e massima gap superconduttiva le caratteristiche dinamiche e i tempi di ricombinazione delle quasi-particelle nel Bi2212.

Collaborazioni:
G.P. Banfi, Dip. Elettronica, Univ. Pavia; R. Tommasini e G. Cautero, ELETTRA, Trieste; G. Stefani, Dip. di Fisica, Roma III; Zhi-Xun Shen, Physics Dep., Stanford Univ., CA, USA.

[ Per altre informazioni, vedi questa pagina ].




Dinamiche di spin in strati sottili ferromagnetici (Progetto Cofin2000)

(Fulvio Parmigiani)

Dopo gli esperimenti che hanno dimostrato la possibilità di una interazione di scambio tra film ferromagnetici interposti tra strati metallici non magnetici e la scoperta della magneto-resistenza gigante (GMR) in accoppiamenti anti-ferromagnetici Fe/Cr e le sue applicazioni tecnologiche come valvole di spin, gli studi sui materiali magnetici sono stati focalizzati sulle seguenti questioni:
i) proprietà degli strati magnetici alla luce degli effetti di superficie e interfaccia;
ii) meccanismi di accoppiamento tra strati magnetici attraverso strati non-magnetici;
iii) proprietà di trasporto elettronico, diffusione di spin e interazione di scambio in sistemi magnetici multistrato. Uno stato di conoscenza avanzata in questi campi sarà determinato dalla capacità di correlare l'imaging dei domini magnetici (topografia di superficie risolta in spin) e la dinamica di spin, su scale di tempi dell'ordine dei sub-ps, con le proprietà microstrutturali. Queste considerazioni generali ci portano a concludere che una comprensione profonda dei fenomeni magneto-elettronici e il conseguente progresso, nella realizzazione di materiali magnetici non convenzionali, possono essere conseguiti solo se la sintesi dei materiali e le proprietà microstrutturali sono poste in relazione diretta con lo specifico effetto magnetico osservato. In questa luce lo scopo del presente progetto è lo studio delle proprietà magnetiche di superficie e della dinamica di spin nel regime dei sub-ps di strati sottili ferromagnetici e multistrati le cui proprietà strutturali siano ben caratterizzate.

Collaborazioni:
G.P. Banfi, Dip. Elettronica, Univ. Pavia; L.E. Depero, Dip. Meccanica, Univ. di Brescia; G. Rossi, Dip. Fisica, Univ. di Modena.