Nome e qualifica del proponente del progetto: 
sb_p_1638145
Anno: 
2019
Abstract: 

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.

ERC: 
PE5_2
PE3_5
PE3_9
Componenti gruppo di ricerca: 
sb_cp_is_2253869
Innovatività: 

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)
[2] Bednorz J. G. and Müller K.A., Possible high Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system, Z. Phys. B. Vol. 64 (2) 
[3] Tjeng L. H. et al., Electronic Structure of Ag2O, PRB Vol. 41(5) 
[4] D. Jérome, T.M. Rice, and W. Kohn, Excitonic Insulators, Phys. Rev. 158, 462
[5] Shen C., Bartlett N. et al., Disproportionation of Ag(II) to Ag(I) and Ag(III) in Fluoride Systems, Inorg. Chem. Vol. 38
[6] M Kawamura, K.Yoshimi et al. Quantum lattice model solver HPhi, Computer Physics Communications Vol. 217
[7] Hirsch J. E., Charge-density-wave to Spin-density-wave Transition in the Extended Hubbard Model, PRL Vol. 53 N. 24 
[8] H. Kishida et al., Gigantic optical nonlinearity in one-dimensional Mott-Hubbard insulators, Nature 405, 929-932 
[9] Anisimov et al.  Electronic structure of possible nickelate analogs to the cuprates, PRB 59:79017906 (
[10] D. Pasquier and O. V. Yazyev, Excitonic effects in two-dimensional TiSe2 from hybrid density functional theory PRB 98, 235106 
[11] G. Martinez and P. Horsch, Spin polarons in the t-J model PRB 44, 317 
[12] T. Moriya, Anisotropic Superexchange Interaction and Weak Ferromagnetism, Physical Review 120, 91 
[13] I.Dzyaloshinsky, A thermodynamic theory of ¿weak¿ ferromagnetism of antiferromagnetics, Journal of Physics and Chemistry of solids Vol. 4 Issue 4 
[14] J.Lorenzana, R.Piombo, K.Yoshimi To be published
[15] M.Crespin et al LaNiO2: Synthesis and structural characterization, Journal of Solid State Chemistry
Volume 178, Issue 4
[16] K.-W. Lee and W. E. Pickett, Infinite-layer LaNiO2: Ni1+ is not Cu2+, Phys. Rev. B 70, 165109 
[17] J. Porras et al., Pseudospin-lattice coupling in the spin-orbit Mott insulator Sr2IrO4, Phys. Rev. B 99, 085125 
[18] D.Varsano, S. Sorella, et al. Carbon nanotubes as excitonic insulators, Nature Communications Vol. 8, Article number: 1461 
[22] Gagliano E. R. and Balseiro C. A., Dynamical Properties of Quantum Many-Body
Systems at Zero Temperature, Phys. Rev. Lett. Vol. 59 N. 26 (1987).

Codice Bando: 
1638145

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