Fisica della Materia
La ricerca sperimentale in Fisica della Materia si svolge prevalentemente in 30 laboratori di ricerca situati nell'edificio principale del Dipartimento. Inoltre, molti ricercatori del Dipartimento partecipano attivamente alle attività sperimentali svolte al LENS e alcune attività sono svolte in stretta collaborazione con ricercatori di diversi enti ed istituti di ricerca (CNR-INO, CNR-IFAC, CNR-ISC, CNR-IOM, INFN, INRIM) che lavorano all’interno del Dipartimento.
Le attività di ricerca in Fisica della Materia sono organizzate nelle seguenti aree:
L’area di ricerca in Biofisica e Biofotonica usa la luce laser per studiare il mondo vivente. Nella biofisica di singola molecola studiamo sia sistemi in-vitro che in-vivo, accoppiando tecniche di manipolazione ottica ad alta risoluzione e velocità con sistemi di rivelazione e imaging di singola molecola. Nuove tecniche di microscopia, come quella a due fotoni e quella a foglio di luce, sono invece usate per analizzare la relazione tra struttura e funzione nel cervello e nel cuore. Infine, la grande mole di dati prodotta da queste tecniche di imaging è analizzata per mezzo di algoritmi basati sull’intelligenza artificiale.
Nei nostri laboratori utilizziamo laser e campi magnetici per produrre le temperature più basse dell'Universo, solo qualche miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto... A queste temperature, gli atomi smettono di muoversi e possiamo controllarli per una varietà di studi e applicazioni fondamentali. Siamo in grado di forzare gli atomi a disporsi secondo strutture periodiche per simulare il comportamento di solidi cristallini e di nuovi materiali. Possiamo usare gli atomi come sensori ad altissima precisione per sondare forze debolissime, come ad esempio la gravità. Possiamo studiare come le particelle quantistiche si combinano insieme sotto l'azione di interazioni forti e come si sviluppa la superfluidità. Possiamo usare questi atomi ultrafreddi per elaborare informazioni e sviluppare nuove tecnologie quantistiche.
Membri: F.S. Cataliotti, L. Fallani, M. Fattori, C. Fort, F. Marin, G. Modugno, N. Poli, G. Tino
Quest’area di ricerca si occupa dello studio della materia e della sua interazione con la radiazione elettromagnetica e le particelle, dalla scala macroscopica fino alle singole molecole. I temi affrontati vanno dalla crescita e caratterizzazione di nuovi semiconduttori, ai sensori di radiazione ionizzante; dallo sviluppo di emettitori di luce sia classica che quantistica, allo studio di micro e nanostrutture, ordinate e disordinate, per il controllo di emissione, propagazione e modulazione della luce (fotonica). Tecniche di microscopia e spettroscopia ultra-veloce e neutronica permettono di investigare le proprietà e la risposta a stimoli esterni della soft matter, affrontando così lo studio di materiali in stati fuori equilibrio. Inoltre, si caratterizzano molecole o nanoparticelle magnetiche per ottimizzarne le proprietà e per il controllo degli spin elettronici (spintronica). Le applicazioni dell’area di ricerca Fisica dei Materiali spaziano dal fotovoltaico agli emettitori di luce, dalla sensoristica alle applicazioni nelle Quantum Information Technologies, dall’ambito biomedico alla micro-robotica, fino alla fisica delle alte energie.
- Semiconduttori innovativi (A. Vinattieri, F. Biccari)
- Dispositivi a semiconduttore per fisica medica, ambiente ed energia (M. Bruzzi)
- Nanofotonica ed emettitori di luce quantistica (M. Gurioli, F. Intonti , F. Biccari)
- Fotonica in sistemi complessi e riconfigurabili (D.S. Wiersma)
- Materia soffice (R. Torre, E. Guarini)
- Ottica in materiali disordinati (S. Cavalieri, L. Fini)
- Sensori ed emettitori di radiazione a diamante (S. Sciortino)
- Studi spettroscopici di nanomateriali magnetici (M. Fittipaldi)
L’area di ricerca in Fisica Teorica della Materia studia analiticamente e numericamente modelli di sistemi fisici, classici e quantistici, semplici o complessi, con strumenti che vanno dalla meccanica statistica alla teoria dell’informazione, con applicazioni interdisciplinari. Nel campo classico studiamo come molti fenomeni emergano da effetti collettivi, non-lineari, di sincronizzazione e auto-organizzazione delle componenti del sistema e come la loro dinamica possa portare a transizioni di fase e fenomeni critici (magnetismo). Nel campo quantistico studiamo la dinamica di trasporto e la trasmissione di informazione su sistemi quantistici aperti, cioè interagenti con l’esterno, dove grazie alla coerenza quantistica si riesce ad ottenere dei protocolli di computazione, sensing, comunicazione, termodinamica e persino di intelligenza artificiale, molto più efficienti dei loro analoghi classici.
- Sistemi complessi (D. Fanelli, R. Livi, F. Bagnoli, L. Casetti, F. Caruso)
- Magnetismo e transizioni di fase (A. Rettori, A. Cuccoli, M. Moraldi, F. Cinti)
- Informazione quantistica (A. Cuccoli, F. Caruso, L. Banchi)
Ultimo aggiornamento
25.01.2022