Ricerca | Fisica Teorica della Materia

Fenomeni quantistici, topologia e trasporto in sistemi a bassa dimensionalità

I sistemi a bassa dimensionalità, in cui le dimensioni sono piccole abbastanza da confinare la funzione d’onda quanto-meccanica di elettroni ed atomi, esibiscono i più svariati ed intriganti fenomeni della fisica della materia condensata. Durante l’ultimo ventennio l’interesse verso i sistemi quantistici di bassa dimensionalità è stato alimentato da continue sorprendenti scoperte, dalla realizzazione di nanodispositivi elettronici, e dalle potenziali applicazioni nelle tecnologie quantistiche. Il gruppo ha concentrato le sue attività teoriche sul paradigma dei sistemi a bassa dimensionalità, dove le “nanostrutture” (realizzate con superconduttori o nuovi materiali) possono essere ingegnerizzate su scala atomica. Abbiamo anche sviluppato studi su sistemi di interesse per le simulazioni quantistiche, come atomi freddi immersi in reticoli ottici. Altri materiali di bassa dimensionalità che hanno ricevuto considerevole interesse, sin dalla loro scoperta meno di dieci anni fa, e sui quali la nostra ricerca ha contribuito, sono il grafene ed i materiali con proprietà topologiche. Infine il nostro lavoro teorico concerne lo studio dell’effetto Josephson anomalo in sistemi superconduttivi basati su nanofili semiconduttivi o su interfacce tra ossidi isolanti. Molti temi di cui si occupa il gruppo sono attualmente centrali per i campo della fisica mesoscopica e topologica, la spintronica, spin-orbitronica, l’atomtronica e la simulazione quantistica.

Membri del gruppo di ricerca:

• prof.ssa R. Citro, E-Mail: rocitro@unisa.it
• prof. F. Romeo, E-Mail: fromeo@unisa.it
• Dr. Claudio Guarcello, E-Mail: cguarcello@unisa.it
• Dr. Alfonso Maiellaro, E-Mail: amaiellaro@unisa.it
• Mattia Trama, E-Mail: mtrama@unisa.it

Partecipanti esterni (non appartenenti al Dipartimento o di altri Atenei/Enti): Dr. Jacopo Settino (CNR)

Collaborazioni internazionali: Eugene Demler (ETH, Zurich), Thierry Giamarchi and Andrea Caviglia (University of Géneve), Edmond Orignac (ENS, Lyon), Corinna Kollath (University of Bonn)

Sistemi fuori dall'equilibrio, disordinati e fortemente correlati

[Adolfo Avella]

• Studio di sistemi correlati in presenza di difetti e/o interfacce.
• Studio della risposta ottica pump-probe di sistemi correlati e superconduttori.
• Studio della dinamica non-convenzionale di magneti e superconduttori fortemente correlati.

Quantum many-body systems and transport in low-dimensions

[Roberta Citro]

• Sistemi fortemente correlati e di bassa dimensionalità, liquidi di Luttinger, bosonizzazione e rinormalizzazione per catene quantistiche e ladders, transizioni quantistiche di gas ultrafreddi, trasporto quantistico in nanostrutture.

Studio di giunzioni Josephson

[Roberto De Luca]

• Proprietà superconduttive di giunzioni Josephson con doppia o tripla barriera.

Effetti magneto-elettrici e topologici su superconduttori nanostrutturati

[Maria Teresa Mercaldo]

• Studio della stabilità di diverse nuove fasi superconduttive (pi-phase e orbital-vortex states) indotte da polarizzazione orbitale
• Analisi di spettroscopia tunnel e giunzioni Josephson tra superconduttori controllati mediante campo elettrico
• Studio di transizioni di fase quantistiche topologiche, ed analisi della presenza e stabilità di stati con più di un fermione di Majorana
• Studio di giunzioni Josephson topologiche multi-terminale

Superconduttività, magnetismo e proprietà di ossidi di metalli di transizione

[ Canio Noce; Alfonso Romano]

• Studio dei meccanismi di interazione e coesistenza di superconduttività e ferromagnetismo di tipo itinerante.
• Trasporto di spin e di carica in giunzioni superconduttore/metallo normale e superconduttore/ferromagnete.
• Superconduttività non convenzionale: stati superconduttivi non unitari e ordinamento superconduttivo con simmetria di tripletto di spin.
• Studio delle proprietà di ground state di sistemi elettronici correlati in presenza di accoppiamento spin-orbita.

Materiali quantistici a bassa dimensionalità

[Carmine Ortix]

• Studio e caratterizzazione di isolanti e semimetalli topologici protetti da simmetrie cristalline
• Analisi di proprietà di trasporto in materiali bidimensionali in presenza di campi di strain
• Trasporto quantistico di nanostrutture ed eterostrutture di ossidi di metalli di transizione
• Analisi di proprietà elettroniche e magnetiche di nanoarchitetture complesse con geometrie curve.

Condensed matter physics

[Mario Salerno]

• Dinamiche non lineari Classiche e Quantistiche (Solitoni) con applicazioni alla materia condensata;
• Condensazione di Bose-Einstein di atomi ultrafreddi in trappole ottiche;
• Proprietà v† di Entanglemet ed Entropia di von-Neumann di sistemi bosonici aperti;
• Catene di spin fuori equilibrio;
• Quenching Quantistico.