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Isolanti di Mott: curiosità all’interno dei cristalli

Sono state scoperte fluttuazioni quantistiche microscopiche vicino al punto di transizione metallo-isolante mediante simulazioni numeriche, permettendo così di approfondire le sfide coinvolte nella descrizione teorica degli isolanti di Mott.
Isolanti di Mott: curiosità all’interno dei cristalli
Gli isolanti di Mott esibiscono un drastico cambiamento del sistema elettronico associato alla transizione isolante-metallo. Nei pressi di ciò che è conosciuto come transizione di Mott, fenomeni straordinari come la superconduttività ad alta temperatura e la magnetoresistenza colossale nascono dall’interazione tra carica e spin.

Mentre tali effetti inattesi dovrebbero costituire i principi della futura elettronica a ossidi, i meccanismi alla base di questi fenomeni sono ancora in discussione. Il progetto MOTTPROXIMITY (Electronic properties in the vicinity of a Mott insulator) è stato lanciato per esaminare i meccanismi attraverso i quali il comportamento isolante viene a mancare.

Con il sostegno finanziario dell’UE, il team del progetto ha sviluppato tecniche numeriche e analitiche per ottenere una migliore comprensione dei sistemi elettronici e atomici nei pressi della transizione Mott. Gli algoritmi quantum Monte Carlo sono stati utilizzati per mappare fluttuazioni di superconduzione in materiali come i cuprati superconduttori.

Il composto originario di questi materiali è un isolante antiferromagnetico di Mott che diventa un superconduttore grazie a un drogante. Gli scienziati hanno studiato gli effetti della disomogeneità a livello nanostrutturale sulle loro proprietà elettroniche in massa così come la temperatura di superconduzione.

Anche la ricerca sul meccanismo di Higgs ha portato a una serie di risultati interessanti, tra cui le proprietà universali sulle eccitazioni di Higgs nei pressi della fase di transizione di Mott. Alcuni dei risultati teorici sono stati confermati da esperimenti condotti sul gas di rubidio in un reticolo ottico.

Per diffondere questi risultati, gli scienziati hanno pubblicato otto articoli su famose riviste specializzate. Si prevede che i risultati del progetto MOTTPROXIMITY abbiano un impatto importante sulla ricerca relativa a materia condensata e gas atomici freddi.

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Keywords

Isolante di Mott, transizione metallo-isolante, superconduttività, quantum Monte Carlo, gas atomici freddi