L'Argento come il Rame può formare composti non magnetici (config. d10) o magnetici (d9) cedendo due elettroni a un anione come il Fluoro. Si è visto che il composto antiferromagnetico AgF2 ha caratteristiche simili [1] ai Cuprati che manifestano superconduttività ad alta Tc [2]. inoltre AgF2 presenta una transizione ottica intensa a 0.14 eV [W. Grochala comunic. privata]; energia troppo bassa per una transizione elettronica interbanda ma troppo alta per un'eccitazione fononica. Si sa che con l'Ag si possono formare composti con carica disproporzionata (come Ag2O [3]) dove una frazione degli Ag è in configurazione d10 e la restante parte è in quella d8 (precisamente in d9L dove L, ligand, indica una lacuna negli anioni vicini). Studieremo un modello dove la transizione e¿ dovuta a uno stato legato (eccitone) fra un elettrone in banda di conduzione e una lacuna elettronica in banda di valenza, supponendo che AgF2 sia in prossimità di un'instabilità di valenza di tipo d9d9->d10d9L. In tal caso lo stato antiferromagnetico di AgF2 sarebbe prossimo ad una fase detta isolante eccitonico, proposta in primis dal Nobel W. Kohn nel 1967 [4]. In tali tipi di isolanti gli eccitoni condensano a basse temperature e possono formare un'onda di densità di carica. Cioè si potrebbero classificare i composti disproporzionati basati su AgF2 [5] come isolanti eccitonici. In forza di [5] che mostrerebbe sia come in AgF2 siano plausibili queste due fasi sia come esse siano molto vicine energeticamente, verrà studiata con tecniche numeriche di diagonalizzazione esatta [6], la loro competizione (a partire da [7]) e il tipo di eccitazioni di carica che compaiono vicino alla transizione tra le due, nonché eventuali proprietà ottiche non lineari [8] in composti di questa classe ma con catene di AgF2. Inoltre verranno studiate le proprietà delle fasi di AgF2 a drogaggio finito alla ricerca di superconduttività non convenzionale ad alta Tc.
Come è stato ribadito, la dimostrazione che AgF2 sia un analogo dei Cuprati e molto recente [1]. Fin dalla scoperta della superconduttività ad alta Tc nei Cuprati [2] non si conosce ancora del tutto il meccanismo che porti alla manifestazione di questa proprietà fisica. Pertanto la possibilità di produrre altre famiglie di superconduttori ad alta Tc che siano "imparentate" con quella dei Cuprati ha un duplice scopo: da un lato quello di capire se mimando la fisica dei Cuprati con altri composti si possano ottenere degli indizi sui meccanismi da cui ha origine la superconduttività dei primi; dall'altro, a prescindere dalla riuscita del primo scopo, scoprire un nuovo superconduttore ad alta Tc può permette di massimizzare la temperatura di operazione del materiale in tale regime portando così a nuovi sviluppi commerciali e tecnologici. La stessa cosa vale per i materiali con proprietà ottiche non-lineari particolarmente forti che potrebbero trovare applicazioni in dei dispositivi optoelettronici. E¿ da sottolineare come l¿eccitone di bassa energia gia trovato negli spettri fa bene sperare sulle proprietà ottiche non-lineari dei fluoro-argentati unidimensionali.
In questo scenario, la possibilità di interagire con una rete di partner, soprattutto in campo sperimentale, nazionali e internazionali permetterà di massimizzare la probabilità di ottenere nuovi risultati nel nostro progetto. Per esempio, la nuova tecnica di spettroscopia RIXS permette di effettuare degli esperimenti di eccitazioni magnetiche senza necessariamente aver bisogno di pezzi di campioni con dimensioni macroscopiche come accade per la tecnica di spettroscopia con neutroni. infatti la spettroscopia RIXS, fornisce risultati molto accurati anche per un singolo layer del composto che si vuole studiare. Un'altro aspetto innovativo è che gazie alla varietà di tecniche a nostra disposizione saremo in grado di fare diversi test incrociati: confrontare i risultati degli eseprimenti sulle interazioni magnetiche ottenuti con spettroscopia RIXS a quelli ottenuti con le tecniche di spettroscopia NMR e Raman.
Bibliografia di riferimento:
[1] J.Gawraczy¿ski, W. Grochala et al. The silver route to cuprate analogs, PNAS 116 (5) (2019)
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