Il nostro gruppo si dedica alla modellizzazione e al design di materiali innovativi che presentano funzionalità promettenti (ad esempio magnetismo, ferroelettricità, multiferroicità, accoppiamenti tra gradi di libertà di spin/carica/orbitale/reticolo), di interesse per innovativi dispositivi spintronici a basso consumo di energia.

Al centro della nostra ricerca vi è l'utilizzo di simulazioni ab-initio basate sulla teoria del funzionale densità, che ci permettono di esplorare le proprietà strutturali, elettroniche, ferroelettriche e magnetiche di questi materiali. A complemento di queste indagini ab-initio, utilizziamo frequentemente approcci basati su Hamiltoniane-modello e analisi di simmetria per ampliare ed approfondire la nostra comprensione.

Il nostro principale interesse è attualmente la modellizzazione di magneti bidimensionali (ad esempio NiI₂, CrI₃, CrGeTe₃), materiali caratterizzati da spessore su scala atomica, che mostrano ordine magnetico a lungo raggio e fenomeni indotti dall’accoppiamento spin-orbita. Un'altra area di interesse riguarda le perovskiti a base di ossidi (ad esempio le manganiti) in particolare quei sistemi caratterizzati da un forte accoppiamento tra gradi di libertà di spin e dipolari, che portano a fenomeni quali  multiferroicità e magnetoelettricità.

Studiamo l'origine microscopica di texture magnetiche complesse (ad esempio configurazioni di spin non collineari, non coplanari, elicoidali, skyrmioni, ecc.) e la possibile coesistenza dell'ordine magnetico con fenomeni esotici, come la ferroelettricità, l’ordine di carica o lo splitting di spin nella struttura elettronica dei sistemi di interesse.

La coesistenza di più ordini potenzia le capacità multifunzionali dei materiali, consentendo, ad esempio, la manipolazione dei gradi di libertà di spin tramite l’applicazione di un campo elettrico, una delle sfide principali della spintronica.

Prof.ssa Silvia Picozzi