Modellizzazione di materiali da principi primi
In questa area della Fisica Teorica della Materia l’attività di ricerca si concentra sulla modellizzazione di sistemi di rilevanza scientifica e tecnologica a partire dalla determinazione della loro struttura elettronica di riferimento e delle sue possibili eccitazioni. L’impiego di avanzate tecniche computazionali per la soluzione del problema multi-elettronico, basate principalmente sulla teoria del funzionale densità (DFT), consente di valutare con precisione molteplici proprietà (ad es. proprietà magnetiche, strutturali, vibrazionali o di trasporto) e di predire il comportamento dei sistemi considerati in una varietà molto ampia di possibili condizioni esterne. Oltre a dare un contributo centrale alla razionalizzazione dei risultati sperimentali, la modellizzazione “ab initio” rappresenta pertanto uno strumento imprescindibile per la definizione e l’ottimizzazione di sistemi per applicazioni specifiche.
I principali progetti di ricerca attualmente in fase di sviluppo si concentrano sui seguenti temi:
- stabilità di fase e trasporto ionico in materiali per batterie ricaricabili di nuova generazione (in particolare agli ioni Na e F)
- configurazioni di spin ed eccitazioni magnetiche in magneti molecolari (con applicazioni in spintronica, informazione quantistica, magneto-refrigerazione, ecc)
- Inter-relazione tra chiralità strutturale, trasporto spin-polarizzato e proprietà magnetiche in sistemi molecolari e cristalli per lo sviluppo di applicazioni inerenti alla spintronica, alle tecnologie quantistiche, alla chimica a controllo magnetico.
L’attività di modellizzazione è affiancata da un importante lavoro teorico che, oltre ad approfondire la comprensione di aspetti rilevanti del comportamento dei sistemi più complessi, mira ad ampliare le basi teoriche e le capacità descrittive e predittive della DFT tramite l’integrazione di approcci e risultati da tecniche avanzate come, ad esempio, la teoria quantistica dei campi o la teoria perturbativa a molti corpi e il formalismo delle funzioni di Green. Questo sforzo teorico è di centrale importanza per affrontare lo studio di sistemi complessi il cui comportamento, caratterizzato dall’accoppiamento di molteplici gradi di libertà, sfugge alle predizioni della teoria del liquido di Fermi.
Responsabile: Matteo Cococcioni