Consiglio Nazionale delle Ricerche - CNR-SPIN, Chieti

Descrizione

I materiali magnetici 2D hanno destato grande attenzione negli ultimi anni. Intrinseco interesse teorico deriva dall’esistenza stessa del magnetismo al di sotto del limite 3D, dimostrata solo di recente dopo decenni di dibattito, nonché dalla ricchezza osservata di fasi magnetiche diverse. Inoltre, questi materiali sono noti per offrire applicazioni pratiche in campi come spintronica e tecnologie quantistiche. La popolarità acquisita da questo campo di ricerca ha motivato l'ottimizzazione di tecniche computazionali per valutare i parametri di scambio, necessari per la previsione delle texture magnetiche. Tuttavia, ad oggi la metodologia non è univocamente definita, il che si traduce in una mancanza di sistematicità nei dati prodotti; di conseguenza possono emergere previsioni contrastanti, che talvolta impediscono una piena comprensione della natura dell'interazione di scambio.
Il presente lavoro di tesi, da svolgersi sotto la supervisione della Dott.ssa Silvia Picozzi (Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR-SPIN, Unità di Ricerca presso l'Università degli Studi Gabriele D'Annunzio - Chieti), consiste nell'effettuare simulazioni numeriche volte ad estrarre parametri di scambio per magneti 2D selezionati. Ciò verrà fatto sfruttando le competenze peculiari del gruppo CNR-SPIN, ovvero nell'ambito della Teoria del Funzionale della Densità (DFT), la tecnica più popolare nella comunità della materia condensata per le simulazioni da principi primi, con adeguata mappatura dei risultati della DFT su un’hamiltoniana modello di tipo Heisenberg.
I risultati del lavoro contribuiranno a far luce sulla natura delle interazioni di scambio in alcuni casi dibattuti, oltre a costituire l'elemento di partenza per un database di costanti di scambio 2D, il che potrebbe poi portare alla pubblicazione dei risultati in un paper dedicato.

Tempi

• 4-6 settimane: studio della teoria del funzionale densità, della sua applicazione pratica tramite il software VASP e delle hamiltoniane modello per il magnetismo non collineare, compresi gli effetti dovuti allo spin-orbita
• 16-18 settimane: esecuzione di un workflow basato su Python che automatizza le simulazioni DFT dei parametri di scambio a primi, secondi e terzi vicini per materiali selezionati; interpretazione dei risultati. Il workflow è già disponibile in una forma funzionante, ma può ovviamente beneficiare di perfezionamenti ed estensioni, nel caso questo si adatti alle competenze del/della candidato/a

Competenze richieste

Richieste: Meccanica Quantistica, generalità di Fisica dello Stato Solido, fondamenti del magnetismo della materia
Utili: nozioni di base del sistema operativo Linux e del linguaggio Python (queste possono comunque essere acquisite strada facendo)

Competenze da acquisire durante il lavoro

Conoscenza essenziale della DFT; capacità di preparare ed eseguire simulazioni DFT; utilizzo di risorse informatiche ad alte prestazioni; conoscenza approfondita dei meccanismi di scambio e delle relative hamiltoniane modello

Logistica

È consigliabile una permanenza presso il CNR-SPIN di Chieti per un breve periodo (indicativamente un paio di settimane) all'inizio del lavoro di tesi, quando è più probabile che il/la candidato/a avrà bisogno di essere seguito/a da vicino. Successivamente il lavoro potrà essere svolto da remoto. Sono possibili anche visite occasionali di membri del gruppo CNR-SPIN a Milano.

Relatori

Relatore interno: Prof. Christian Rinaldi
Relatrice esterna: Dott.ssa Silvia Picozzi.
Per ulteriori informazioni non esitate a contattare la Dott.ssa Picozzi all'indirizzo silvia.picozzi@spin.cnr.it . Ulteriori informazioni sul gruppo di ricerca sono disponibili qui: https://sites.google.com/site/silviapicozzi/