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Teoria e calcolo delle proprietà dei materiali a bassa dimensionalità

Gian Paolo Brivio

L'interesse principale del Gruppo è lo sviluppo di investigazioni teoriche e computazionali da principi primi sulle proprietà elettroniche di materiali innovativi a bassa dimensionalità. Il Gruppo è un nodo principale della "European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)" che comprende quattordici Università europee e Laboratori di ricerca il cui scopo è il progresso della spettroscopia computazionale. Nei nostri studi utilizziamo  ed implementiamo codici con onde piane, con set di base localizzati (necessari per il calcolo della conducibilità) e codici basati sul metodo dell'embedding, nell'ambito della teoria del funzionale della densità (DFT). Tutti i nostri risultati sono importanti non solo per la ricerca di base ma anche in vista di applicazioni nella nano-elettronica e in dispositivi fotovoltaici.

Brivio



Spettroscopia di core

Gli spettri "near edge x-ray absorption fine structure" (NEXAFS) di molecole aromatiche adsorbite quali il pentacene, un ingrediente ricorrente nei dispositivi elettronici,   sono stati calcolati da principi primi in funzione della polarizzazione del fotone incidente per un fascio di raggi X polarizzato linearmente. Siamo stati in grado di spiegare le diverse strutture spettrali associate alle varie direzione della polarizzazione del fascio incidente. Questo risultato ha permesso di determinare l'orientazione delle molecole rispetto agli assi cristallografici del substrato, come confermato dagli esperimenti eseguiti presso il sincrotrone ELETTRA.

Nanostrutture magnetiche

Le proprietà elettroniche e strutturali di un singolo strato di ossido di cromo cresciuto su ferro sono state caratterizzate da simulazioni da principi primi insieme con misure di spettroscopia ad effetto tunnel e Auger eseguite presso il Politecnico di Milano. Abbiamo scoperto che lo stato magnetico del sistema è accoppiato in modo antiferromagnetico con il substrato e motivato l'origine delle strutture caratteristiche osservate in superficie al variare del ricoprimento di cromo.

Circuiti molecolari

Abbiamo calcolato la conduttanza di una molecola di idrogeno tra due elettrodi di rame cui è applicata una differenza di potenziale in una configurazione simile a quella degli esperimenti di "break junction". Si è inoltre determinata la dipendenza dei canali di conduzione dalla elongazione della giunzione e dalla dissociazione molecolare.