Magnetismo di sistemi a bassa dimensionalità

I sistemi magnetici a bassa dimensionalità presentano notevole interesse sia dal punto di vista teorico (per la possibilità di ottenere facilmente risultati esatti e/o analitici) che applicativo (ad esempio nel campo della registrazione magnetica ad alta densità e dei dispositivi magnetoelettronici). In due dimensioni, grazie alle moderne tecniche di crescita epitassiale, si possono realizzare in modo controllato film, multistrati e disposizioni regolari di particelle magnetiche di taglia nanoscopica su di un substrato non magnetico. In una dimensione, tecniche di sintesi chimica permettono di ottenere catene magnetiche molecolari mentre processi di crescita auto-organizzata e diffusione su superfici vicinali di cristalli possono dar luogo a catene metalliche monoatomiche. Inoltre esistono molti composti in cui le interazioni magnetiche sono di fatto uni- e bidimensionali a causa dell'arrangiamento degli ioni magnetici nel reticolo. In tutti questi sistemi, la riduzione della dimensionalità spaziale comporta un forte incremento delle fluttuazioni statistiche, inducendo proprietà magnetiche affatto peculiari; spesso è rilevante il contributo delle fluttuazioni quantistiche, che possono dare luogo a comportamento critico anche a temperatura nulla (transizione di fase quantistica), per esempio al variare del campo applicato. In particolare noi siamo interessati allo studio delle transizioni di fase, indotte da un campo magnetico o dalla temperatura, in sistemi magnetici a bassa dimensionalità, inclusi film e multistrati magnetici; agli effetti quantistici sulle transizioni di fase e al comportamento in prossimità di transizioni di fase quantistiche; alla formazione di strutture (domini, vortici) in nanoparticelle magnetiche in funzione della loro taglia e forma; ai processi dinamici di rilassamento lento in catene magnetiche, che a bassa temperatura possono dare luogo a fenomeni di isteresi magnetica pur in assenza di ordine magnetico a lungo raggio.

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