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Roma, 23/02/2016

COMUNICATO STAMPA

Il lato soffice della materia dura In uno studio Sapienza le prime conferme di una nuova fase della materia

solida che potrebbe venire plasmata per realizzare dispositivi di alta

tecnologia

Una ricerca Sapienza ha aperto una nuova prospettiva nello studio della “hard condensed

matter’’, e cioè la fisica che studia la materia allo stato solido e le sue proprietà elettroniche.

Gli elettroni nei materiali solidi possono trovarsi in diversi stati, le cosiddette fasi, che

conferiscono al materiale proprietà molto diverse. Si possono avere fasi elettroniche isolanti,

conduttrici, come nei metalli conduttori, oppure fasi superconduttrici, in cui la resistenza

elettrica è nulla, fasi magnetiche etc.

Attualmente la hard condensed matter, dedica molta attenzione ai sistemi dove convivono o

competono diverse fasi elettroniche. La comprensione di questi sistemi ha una grande

importanza sia concettuale che applicativa, perché si possono creare stati elettronici con

proprietà nuove, enfatizzare alcune proprietà creando, ad esempio, superconduttività ad

alta temperatura, e permettere facili, rapidi e controllabili cambiamenti delle proprietà

elettroniche.

In questo ambito il fenomeno messo in luce di recente è l’emergere di una “morbidezza”

elettronica: quando fasi con diverse densità elettroniche competono, si creano fluttuazioni

che generano disomogeneità, perché gli elettroni si addensano in alcune regioni e si

diradano in altre. Nasce così la materia elettronica soffice, in cui gli elettroni si possono

ordinare secondo modalità molto simili ai sistemi della materia soffice tradizionale, come ad

esempio i cristalli liquidi usati negli schermi, nei displays etc.

Una prima conferma sperimentale emerge in particolare dallo studio condotto da fisici della

Sapienza e del CNR e apparso su Nature Communications, che si sofferma su

superconduttori ad alta temperatura, chiamati cuprati a causa del rame presente nella loro

composizione chimica. Nel regime in cui sono presenti pochi elettroni che trasportano

corrente, competono due diversi stati elettronici, quello in cui gli elettroni si vogliono

ordinare per formare uno stato magnetico isolante e quello in cui gli elettroni vogliono

Pag 2

muoversi per formare un metallo superconduttore. In questa situazione gli elettroni formano

una nuova fase, quella definita dai ricercatori “ferro-nematica”, in cui la materia soffice

elettronica polimerizza dando luogo a “macromolecole’’ formate da elettroni che si allineano

in segmenti, ordinati per direzione e verso come fanno i ben noti cristalli liquidi.

“Le molecole oggetto della materia soffice tradizionale si possono considerare come degli

oggetti non quantistici, e immaginarli come insiemi di atomi-palline; gli elettroni nei solidi

sono intrinsecamente quantistici e vanno immaginati come ‘onde’: per questo è

sorprendente che abbiano proprietà così simili alle molecole - spiega uno dei ricercatori del

team Sapienza, il fisico Marco Grilli - La cosa interessante che emerge dalle nostre ricerche è

che questi fenomeni di ‘morbidezza elettronica’ sembrano comuni e diffusi in materiali

diversi, tanto da poter teorizzare una vera e propria nuova fase della materia”

Un altro tassello in questa direzione è emerso nello studio di altri superconduttori ad alta

temperatura, i pnictidi, cosi chiamati per la presenza di arsenico nella loro composizione

chimica. La ricerca pubblicata su Nature Physics e svolta in collaborazione tra gli stessi fisici

della Sapienza e un gruppo sperimentale tedesco ha mostrato che anche in questi materiali

uno stato debolmente metallico con fluttuazioni magnetiche crea uno stato elettronico soffice

con strutture ordinate lungo certe direzioni.

“La conoscenza e la capacità di intervenire su questo stato della materia aprirebbero quindi

una nuova direzione per la fisica della materia dura in cui l’emergente materia elettronica

soffice può venire manipolata” - continua Grilli, docente di Materia Condensata - “Questo

apre nuove possibilità nell’uso di materiali con elettroni soffici per dispositivi di alta

tecnologia: la plasmabilità della materia elettronica soffice potrebbe, infatti, trovare

moltissime applicazioni nel campo della microelettronica e portare a realizzare nuovi

transistor ultraveloci, superconduttori e rivelatori di luce ultrasensibili”.

Info Marco Grilli – docente di Materia condensata

marco.grilli@roma1.infn.it

[1] M. Capati, S. Caprara, C. Di Castro, M. Grilli, G. Seibold, and J. Lorenzana, Nature

Communications 6, 7691 (2015). doi:10.1038/ncomms8691

[2] F. Kretzschmar, T. Boehm, U. Karahasnovic, B. Muschler, A. Baum, D. Jost, J. Schmalian,

S. Caprara, M. Grilli, C. Di Castro, J. G. Analytis, J.-H. Chu, I. R. Fisher, and R.

Hackl,Nature Physics, published online, DOI: 10.1038/NPHYS3634, (2016).

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23-02-2016 14:19 SCI

Ricerca La Sapienza-Cnr, la materia dura nasconde un lato soffice (askanews) - Roma, 23 feb 2015 - La materia solida nasconde un suo lato soffice. Da uno studio condotto dai fisici dell'Universita' La Sapienza e del Cnr - apparso su "Nature Communications" - arrivano le prime conferme di una nuova fase della materia solida che potrebbe venire plasmata per realizzare dispositivi di alta tecnologia e che offre una nuova prospettiva nello studio della "hard condensed matter'', e cioe' la fisica che studia la materia allo stato solido e le sue proprieta' elettroniche. Gli elettroni nei materiali solidi possono trovarsi in diversi stati, le cosiddette fasi, che conferiscono al materiale proprieta' molto diverse. Attualmente la hard condensed matter, dedica molta attenzione ai sistemi dove convivono o competono diverse fasi elettroniche. La comprensione di questi sistemi ha una grande importanza sia concettuale che applicativa, perché si possono creare stati elettronici con proprieta' nuove, enfatizzare alcune proprieta' e permettere facili, rapidi e controllabili cambiamenti delle proprieta' elettroniche. In questo ambito - spiega l'Ateneo - il fenomeno messo in luce di recente e' l'emergere di una "morbidezza" elettronica: quando fasi con diverse densita' elettroniche competono, si creano fluttuazioni che generano disomogeneita', perché gli elettroni si addensano in alcune regioni e si diradano in altre. Nasce cosi' la materia elettronica soffice, in cui gli elettroni si possono ordinare secondo modalita' molto simili ai sistemi della materia soffice tradizionale, come ad esempio i cristalli liquidi usati negli schermi, nei displays etc. Una prima conferma sperimentale emerge in particolare dallo studio condotto da fisici della Sapienza e del Cnr che si sofferma su superconduttori ad alta temperatura, chiamati cuprati a causa del rame presente nella loro composizione chimica. "Le molecole oggetto della materia soffice tradizionale si possono considerare come degli oggetti non quantistici, e immaginarli come insiemi di atomi-palline; gli elettroni nei solidi sono intrinsecamente quantistici e vanno immaginati come 'onde': per questo e' sorprendente che abbiano proprieta' cosi' simili alle molecole - spiega uno dei ricercatori del team Sapienza, il fisico Marco Grilli docente di Materia Condensata - La cosa interessante che emerge dalle nostre ricerche e' che questi fenomeni di 'morbidezza elettronica' sembrano comuni e diffusi in materiali diversi, tanto da poter teorizzare una vera e propria nuova fase della materia". Un'altra ricerca su altri superconduttori ad alta temperatura, i pnictidi - pubblicata su "Nature Physics" e svolta in collaborazione tra gli stessi fisici della Sapienza e un gruppo sperimentale tedesco - ha mostrato che anche in questi materiali uno stato debolmente metallico con fluttuazioni magnetiche crea uno stato elettronico soffice. "La conoscenza e la capacita' di intervenire su questo stato della materia aprirebbero quindi una nuova direzione per la fisica della materia dura in cui l'emergente materia elettronica soffice puo' venire manipolata", continua Grilli. La plasmabilita' della materia elettronica soffice "potrebbe trovare moltissime

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applicazioni nel campo della microelettronica e portare a realizzare nuovi transistor ultraveloci, superconduttori e rivelatori di luce ultrasensibili". Lcp /Lcp /Lcp

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Ricerca La Sapienza-Cnr, la materia duranasconde un lato soffice

Roma, 23 feb. (askanews) - Lamateria solida nasconde un suo latosoffice. Da uno studio condotto daifisici dell'Università La Sapienza edel Cnr - apparso su "NatureCommunications" - arrivano leprime conferme di una nuova fasedella materia solida che potrebbevenire plasmata per realizzaredispositivi di alta tecnologia e cheoffre una nuova prospettiva nellostudio della "hard condensedmatter'', e cioè la fisica che studia lamateria allo stato solido e le sueproprietà elettroniche.

Gli elettroni nei materiali solidi possono trovarsi in diversi stati, le cosiddette fasi, che conferiscono almateriale proprietà molto diverse. Attualmente la hard condensed matter, dedica molta attenzione aisistemi dove convivono o competono diverse fasi elettroniche. La comprensione di questi sistemi hauna grande importanza sia concettuale che applicativa, perché si possono creare stati elettronicicon proprietà nuove, enfatizzare alcune proprietà e permettere facili, rapidi e controllabilicambiamenti delle proprietà elettroniche.

In questo ambito - spiega l'Ateneo - il fenomeno messo in luce di recente è l'emergere di una"morbidezza" elettronica: quando fasi con diverse densità elettroniche competono, si creanofluttuazioni che generano disomogeneità, perché gli elettroni si addensano in alcune regioni e sidiradano in altre. Nasce così la materia elettronica soffice, in cui gli elettroni si possono ordinaresecondo modalità molto simili ai sistemi della materia soffice tradizionale, come ad esempio icristalli liquidi usati negli schermi, nei displays etc.

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La sua plasmabilità utile per realizzare dispositivi hi-tech

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Una prima conferma sperimentale emerge in particolare dallo studio condotto da fisici dellaSapienza e del Cnr che si sofferma su superconduttori ad alta temperatura, chiamati cuprati acausa del rame presente nella loro composizione chimica. "Le molecole oggetto della materiasoffice tradizionale si possono considerare come degli oggetti non quantistici, e immaginarli comeinsiemi di atomi-palline; gli elettroni nei solidi sono intrinsecamente quantistici e vanno immaginaticome 'onde': per questo è sorprendente che abbiano proprietà così simili alle molecole - spiega unodei ricercatori del team Sapienza, il fisico Marco Grilli docente di Materia Condensata - La cosainteressante che emerge dalle nostre ricerche è che questi fenomeni di 'morbidezza elettronica'sembrano comuni e diffusi in materiali diversi, tanto da poter teorizzare una vera e propria nuovafase della materia". Un'altra ricerca su altri superconduttori ad alta temperatura, i pnictidi - pubblicatasu "Nature Physics" e svolta in collaborazione tra gli stessi fisici della Sapienza e un grupposperimentale tedesco - ha mostrato che anche in questi materiali uno stato debolmente metallicocon fluttuazioni magnetiche crea uno stato elettronico soffice.

"La conoscenza e la capacità di intervenire su questo stato della materia aprirebbero quindi unanuova direzione per la fisica della materia dura in cui l'emergente materia elettronica soffice puòvenire manipolata", continua Grilli. La plasmabilità della materia elettronica soffice "potrebbe trovaremoltissime applicazioni nel campo della microelettronica e portare a realizzare nuovi transistorultraveloci, superconduttori e rivelatori di luce ultrasensibili".

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'Cuore morbido' materia è futuro hi-tech

16:01 (ANSA) - ROMA - La materia 'dura', cioè allo stato solido, può avere ancheun 'cuore morbido' e può essere lavorata per realizzare dispositivi di altatecnologia, come transistor ultraveloci per i computer del futuro, superconduttorie rivelatori di luce ultrasensibili. La conferma che la materia può entrare in unanuova fase 'morbida' arriva dallo studio pubblicato sulla rivista NatureCommunications, condotto dai fisici dell'università Sapienza di Roma e delConsiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr). Nei materiali solidi, spiegano gli esperti,gli elettroni possono trovarsi in diversi stati o fasi, che conferiscono al materialeproprietà molto diverse: isolanti, conduttrici, come nei metalli conduttori, oppurefasi superconduttrici, in cui la resistenza elettrica è nulla, e fasi magnetiche.Analizzando i superconduttori ad alta temperatura, chiamati cuprati, i ricercatorihanno confermato che la materia solida sperimenta anche una fase di 'morbidezza'elettronica.

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Dal cuore 'morbido' della materia i futuridispositivi hi-techDa transistor ultraveloci a nuovi superconduttori25 febbraio, 09:58

La materia 'dura', cioè allo stato solido, può avere anche un 'cuore morbido' e può essere lavorataper realizzare dispositivi di alta tecnologia, come transistor ultraveloci per i computer del futuro,superconduttori e rivelatori di luce ultrasensibili. La conferma che la materia può entrare in una nuovafase 'morbida' arriva dallo studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, condotto dai fisicidell'università Sapienza di Roma e del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).

Nei materiali solidi, spiegano gli esperti, gli elettroni possono trovarsi in diversi stati o fasi, checonferiscono al materiale proprietà molto diverse: isolanti, conduttrici, come nei metalli conduttori,oppure fasi superconduttrici, in cui la resistenza elettrica è nulla, e fasi magnetiche. Analizzando isuperconduttori ad alta temperatura, chiamati cuprati, i ricercatori hanno confermato che la materiasolida sperimenta anche una fase di 'morbidezza' elettronica: nella quale gli elettroni si raggruppanoin alcune regioni e si diradano in altre, come succede alle molecole della materia soffice tradizionale,per esempio i cristalli liquidi usati negli schermi.

Mentre la materia soffice tradizionale ha una consistenza molto morbida, quasi liquida, la materiaelettronica soffice resta dura, ma è la sua 'anima' che diventa morbida. ''Le molecole della materia

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INRIM - Istituto Nazionale di RicercaMetrologica

Ministero dell'Istruzione,dell'Università e della Ricerca

National Instruments

RSE - Ricerca sul Sistema Energetico

Sapienza - Università di Roma

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Telespazio

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soffice tradizionale si possono immaginare come insiemi di atomi-palline; gli elettroni nei solidi sonoinvece quantistici e vanno immaginati come 'onde' o 'nuvolette''', spiega uno dei ricercatori delgruppo della Sapienza, il fisico Marco Grilli.

La differenza è che nella materia soffice sono le molecole che si raggruppano e formano catene,mentre nella materia soffice elettronica sono gli elettroni che si raggruppano e formano non catenema gruppi di 'nuvolette'. Questi fenomeni di 'morbidezza elettronica' sembrano diffusi in materialidiversi. Conoscere questo stato della materia aprirebbe, secondo i ricercatori, una nuova direzionenella fisica della materia dura in cui ''la materia elettronica soffice può essere manipolata e usata neidispositivi di alta tecnologia''.

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Da cuore morbido materia nuovo hi-tech

12:23 (ANSA) - ROMA - La materia 'dura', cioè allo stato solido, può avere ancheun 'cuore morbido' e può essere lavorata per realizzare dispositivi di altatecnologia, come transistor ultraveloci per i computer del futuro, superconduttorie rivelatori di luce ultrasensibili. La conferma che la materia può entrare in unanuova fase 'morbida' arriva dallo studio pubblicato sulla rivista NatureCommunications, condotto dai fisici dell'università Sapienza di Roma e delConsiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).

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