La materia allo stato solido e liquido è parte della nostra esperienza quotidiana, e ancora oggetto di ricerca avanzata. Nella sezione di Fisica teorica della materia condensata studiamo la materia su scala nano e micrometrica, per comprenderne la struttura, le proprietà di trasporto della carica elettrica, l’elettromeccanica e le transizioni di fase termodinamiche.
La sezione di Fisica teorica della materia condensata comprende due filoni di ricerca principali.
Proprietà di trasporto su scala nano e micrometrica
Mentre la necessità di ottenere dispositivi sempre più miniaturizzati ci spinge a studiare il trasporto di carica alla nanoscala, occorre tenere in considerazione effetti quantistici. Nel nano-mondo la corrente elettrica si propaga in modo radicalmente diverso da quanto accade in dispositivi macroscopici. Lo spin elettronico, assieme alla coerenza quantistica aprono inoltre la strada a nuovi paradigmi per la computazione e i calcolatori quantistici, che rappresentano lo scopo ultimo delle tecniche di miniaturizzazione. Il nostro gruppo studia queste tematiche sfruttando un insieme di tecniche analitiche e numeriche.
Proprietà strutturali e termodinamiche di nanoparticelle
I materiali, nella forma di particelle di dimensioni nanometriche, hanno proprietà sorprendentemente diverse da quelle hanno su scala macroscopica. La struttura delle nanoparticelle metalliche, per esempio, può essere molto diversa da quella dei materiali metallici che conosciamo. Questo ha importanti ripercussioni applicative, per esempio allo sviluppo di materiali catalizzatori. Il nostro gruppo usa strumenti computazionali per studiare la struttura geometrica delle nanoparticelle, e con modelli classici e quantistici facciamo previsioni sulla loro stabilità e sul loro comportamento al variare della temperatura.
Ci occupiamo anche di nanoparticelle colloidali, che trovano applicazione nella produzione di materiali ceramici. Infine, studiamo l’interazione tra nanoparticelle di origine sintetica e membrane cellulari, il primo passo verso la comprensione dei meccanismi di tossicità delle nanoparticelle.