Proprietà magnetiche e analisi fine della materia a bassa dimensionalità

L'insegnamento si propone di fornire conoscenze sulle proprietà magnetiche della materia condensata anche in funzione della dimensionalità (ferromagnetismo di superficie e di nanostrutture) e dei metodi sperimentali di analisi fine della materia basati sull'interazione di fasci di particelle (raggi X, raggi X soffici, neutroni, elettroni). Il corso ha un contenuto teorico ed un contenuto sperimentale finalizzati alla comprensione e interpretazione dei dati sui sistemi magnetici anche scala nanometrica. Il corso si completa con uno stage di due giorni presso i laboratori NFFA-IOM e Sincrotrone Trieste a Trieste. La teoria del ferromagnetismo viene introdotta discutendo l'hamiltoniana di Heisenberg, il modello di Stoner, le teorie del campo legante e del campo molecolare. Si discute la dipendenza della magnetizzazione dalla temperatura sia per ferromagneti tridimensionali che per le superfici. Si definisce la polarizzazione di spin di un fascio di elettroni e la misura mediante diffusione LS (di Mott) e diffusione di exchange. Magnetostatica, pareti di dominio (Bloch e Neel). Dinamica della magnetizzazione, equazione di Landau-Lifshitz-Gilbert. Introduzione all'analisi fine della materia: l'interazione quantoni-materia, le sorgenti EM, luce di sincrotrone, Free Electron Laser, metodi diffrattivi, cristallografia con raggi X, microscopia a scansione, spettroscopia della fotoemissione risolta in angolo e in spin, spettroscopia e magnetometria con dicroismo magnetico in assorbimento X.

Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le seguenti abilità:
- conoscerà i fondamenti dell'ordine magnetico nella materia;
- conoscerà i fondamenti le principali teorie e la loro applicabilità;
- sarà in grado di comprendere gli esperimenti classici e moderni sulle proprietà magnetiche della materia;
- conoscerà i principi degli esperimenti di analisi fine della materia;
- sarà in grado di orientarsi nella letteratura contemporanea sul magnetismo di sistemi a bassa dimensionalità.