Effetti di correlazione e di spin in nanostrutture e metalli a bassa dimensionalità

Effetti di correlazione e di spin possono giocare un ruolo importante nelle proprietà fisiche di nanostrutture e di sistemi a bassa dimensionalita'. La nostra ricerca si focalizza sullo studio di effetti a molti corpi nello stato fondamentale di semplici metalli bidimensionali su suprfici di semiconduttori e sulle proprieta' di trasporto di nanocontatti o singole molecole contenenti spin localizzati.

Metalli bidimensionali su superfici di semiconduttori possono essere soggetti a instabilità strutturali ed elettroniche e sono modelli semplificati per studiare gli effetti di correlazioni elettroniche in due dimensioni.  Abbiamo rivelato transizioni metallo-isolante sulle superfici di Si(111) sia pulite (7x7) che ricoperte da un monostrato atomico ordinato di adatomi tetravalenti. Queste transizioni, che avvengono a circa 20 K sulla superficie Si(111)-7x7 e a circa 60 K sulla stessa superficie ricoperta da 1/3 di monostrato di adatomi di Sn, sono causate dal meccanismo di Mott-Hubbard nell'ultimo caso, e da uno piu' complesso nel primo caso.

I principali metodi sperimentali sono la spettroscopia e la microscopia di tunneling a 5 K e la fotoemissione con alta risoluzione in energia e momento.

La presenza di uno spin localizzato in un nanocontatto o in una molecola tra due contatti metallici puo' modificare sostanzialmente le proprieta' di trasporto di queste nanostrutture. Lo stato a molti corpi che lo spin localizzato in presenza di un mare di elettroni puo' creare (lo stato Kondo) modifica drasticamente le proprieta' di trasporto. Studi computazionali realistici da principi primi e sperimentali di questi sistemi sono agli inizi. Confrontiamo i risultati sperimentali sulle proprieta' elettroniche di singole molecole magnetiche tra due elettrodi con i primi calcoli di queste proprieta' che accoppiano metodi ab-initio con tecniche many-body.  Il primo sistema su cui abbiamo fatto questo confronto e' una molecola di NO adsorbita su Au(111), misurando la sua conducibilita' in funzione della tensione con spettroscopia di tunneling. Il confronto ha mostrato che la teoria predice abbastanza bene la temperatura di Kondo, ma che ci sono effetti di stati di superficie che la teoria non include ancora.

iamo investigando le possibili proprietà magnetiche della superficie di Si(111)-7x7 ricoperta da 1/3 di monostrato di adatomi di Sn nella sua fase isolante di Mott-Hubbard sotto  60 K mediante scattering risonante di raggi x.