B013459 - MOLECOLE MAGNETICHE (INTRODUZIONE)

1) Interazioni magnetiche in sistemi molecolari: livelli elettronici del singolo ione, interazione di scambio e dipolare, anisotropia magnetica. L'hamiltoniano di spin.
2) Tecniche di indagine nel magnetismo molecolare. Bistabilità ed isteresi in molecole magnetiche. Il processo di inversione della magnetizzazione. Rilassamento nel regime termicamente attivato e nel regime di tunnel quantistico. Prospettive ed applicazioni.

-D. Gatteschi, R. Sessoli, J. Villain “Molecular nanomagnets”, Oxford University Press (2006)
-O. Kahn “Molecular Magnetism”, VCH (1993)

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Conoscenze:
Fondamenti della struttura elettronica degli ioni metallici nella materia condesata e dell’uso dell’ hamiltoniano di spin in sistemi discreti quali le molecole. Tecniche di caratterizzazione delle proprietà magnetiche. Origine e modellizzazione dell’anisotropia magnetica e suo sfruttamento per controllare la dinamica di spin.

Competenze acquisite: Registrazione e prima interpretazione di spettri di risonanza magnetica elettronica di sistemi molecolari. Caratterizzazione delle proprietà magnetiche statiche e dinamiche e loro prima interpretazione mediante semplice modellizazione.
Capacità acquisite al termine del corso: Lo studente dovrebbe essere in grado di identificare anche in contesti fisici diversi i sistemi e/o le situazioni dove l’analisi delle proprietà magnetiche possa fornire informazioni aggiuntive sulla struttura elettronica del sistema investigato identificando anche la tecnica più adatta fra quelle studiate.

Corsi raccomandati: Fisica della Materia

Numero di ore totali del corso:


150
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale:
90

Numero di ore relative alle attività in aula: 45

Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 5
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo): 10

Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
raccomandata

Strumenti a supporto della didattica:
Possibilità di sostenere l’esame mediante una esperienza nel laboratorio di magnetismo
Orario di ricevimento
Ogni giorno, su appuntamento telefonico o per e-mail

Modalità: E’suggerito di svolgere una esperienza pratica di raccolta dati (1 giorno) e successiva analisi con la presentazione di una breve relazione esposta e discussa in sede di esame. Alternativamente l’esame consiste in tradizionali domande con risposte orali.

° parte-Introduzione (Prof. Gatteschi)
a) Interazioni magnetiche in sistemi molecolari:
-Livelli elettronici del singolo ione
-Teoria dei gruppi
-Teoria del campo leganti
b) Il formalismo dell’ Hamiltoniano di spin
-Anisotropia magnetica
-Interazione di scambio e dipolare,

2° parte-(Prof. Sessoli)
a) Tecniche di indagine nel magnetismo molecolare.
-Magnetometria in corrente continua
-Suscettometria in corrente alternata
-Risonanza magnetica elettronica (EPR)
b) Bistabilità ed isteresi magnetiche in sistemi molecolari:
-Il processo di inversione della magnetizzazione
-Rilassamento nel regime termicamente attivato
-Rilassamento nel regime di tunnel quantistico.
-Sistemi molecolari e nanoparticelle magnetiche tradizionali: analogie e differenze.