Docenti di riferimento: Elena Garlatti, Stefano Carretta, Paolo Santini
E-mail: elena.garlatti@unipr.it; stefano.carretta@unipr.it; paolo.santini@unipr.it
Settore di ricerca: Magnetismo molecolare
Argomento: Studio teorico della dinamica coerente e incoerente di qubit molecolari e single-molecule magnets.
Collaborazioni: Prof. Giuseppe Allodi e Roberto De Renzi, Dip. SMFI; Prof. Massimo Solzi, Dip. SMFI; Prof.ssa Roberta Sessoli, Dip. di Chimica “Ugo Schiff”, Università di Firenze; Prof. Richard Winpenny, School of Chemistry, University of Manchester (UK); Dr. Tatiana Guidi, ISIS Neutron and Muon Source, STFC-RAL (UK).
Tecniche e Metodologie: sviluppo di modelli teorici basati sull’Hamiltoniana di spin ed equazioni Master per la simulazione e interpretazione di dati sperimentali di magnetometria, scattering anelastico di neutroni, EPR e NMR non-convenzionale.
Docenti di riferimento: Alessandro Chiesa, Stefano Carretta, Paolo Santini
E-mail: alessandro.chiesa@unipr.it; stefano.carretta@unipr.it; paolo.santini@unipr.it
Settore di ricerca: Simulazione della dinamica e del controllo temporale di sistemi di spin per l’implementazione fisica di computer quantistici.
Argomento: Sviluppo e simulazione numerica di schemi per la quantum error correction (o per la simulazione di modelli quantistici a molti corpi) in qubit basati su Nanomagneti Molecolari.
Collaborazioni: Prof. Pietro Bonfà, Dip. SMFI. Tesi nell’ambito del progetto europeo FET FAult Tolerant MOlecular Spin processor (FATMOLS), in collaborazione (tra gli altri) con i gruppi dei prof. Winpenny (Università di Manchester), Sessoli (Università di Firenze), Luis (Università di Saragozza), Aromí (Università di Barcellona), ed IBM Zurigo.
Tecniche e Metodologie: Simulazioni numeriche per studiare l’evoluzione di sistemi quantistici aperti (in interazione con l’ambiente) e soggetti a sequenze di impulsi di controllo. Inclusione di effetti di decoerenza dovuti ad interazione con un bagno e strategie per ridurli. Calcoli ab-initio (DFT) per la caratterizzazione di qubit molecolari.
Docente di riferimento: Daniele Pontiroli, Mauro Riccò
E-mail: daniele.pontiroli@unipr.it, mauro.ricco@unipr.it
Settore di ricerca: Batterie ioniche innovative
Argomento 1: Studio di nuovi elettrodi per innovative batterie ioniche Li-zolfo basati sul grafene, per applicazioni in ambito automobilistico.
Collaborazioni: Dott. Mattia Gaboardi, Sincrotrone Trieste ELETTRA
Argomento 2: Studio elettroliti solidi per batterie agli ioni di Li e di Na basati sul fullerene, per la realizzazione di nuove batterie a stato solido.
Collaborazioni: Dott. Mattia Gaboardi, Sincrotrone Trieste ELETTRA
Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali, assemblaggio di celle prototipali, misure di caratterizzazione mediante diffrazione di raggi X da polveri (anche in-stiu e in-operando su sincrotrone) e misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).
Settore di ricerca: Elettronica flessibile basata sul grafene indotto dal laser.
Argomento 1: Studio di micro-supercondensatori flessibili basati sul grafene ottenuto per fototermoconversione di opportuni precursori, per applicazioni in ambito IoT.
Collaborazioni: Startup 1010 Srl
Argomento 2: Studio di micro-sensori elettrochimici basati sul grafene ottenuto per termoconversione laser. Applicazioni nell’ambito biomedicale.
Collaborazioni: Startup 1010 Srl
Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali mediante tecniche laser, misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).
Settore di ricerca: Supercondensatori per lo stoccaggio di energia
Argomento 1: Studio di supercondensatori biocompatibili e a basso impatto ambientale basati sul carbone vegetale (biochar) ottenuto da piro-gassificazione di biomasse, per applicazioni nello stoccaggio di energia su larga scala e nella biomedicina.
Collaborazioni: Prof. Chiara Milanese, Università di Pavia; Prof. Alessio Malcevschi, Dip. SCVSA
Argomento 2: Studio di supercondensatori a elevate prestazioni basati sul grafene decorato con nanoparticelle di ossidi di metalli di transizione. Applicazioni in ambito automobilistico, energy harvesting.
Collaborazioni: Dott. Roberto Verucchi, IMEM-CNR Trento; Dott. Giovanni Bertoni, CNR-Istituto di Nanoscienze, Modena.
Tecniche e metodologie: Sintesi dei materiali, assemblaggio di celle prototipali, misure di caratterizzazione mediante diffrazione di raggi X da polveri, microscopia elettronica (SEM/TEM), XPS, misure elettrochimiche sui dispositivi (ciclovoltammetria, misure galvanostatiche di carica e scarica, spettroscopia di impedenza).
Docente di riferimento: Massimo Solzi, Francesco Cugini
E-mail: massimo.solzi@unipr.it, francesco.cugini@unipr.it
Settore di ricerca: Materiali multiferroici-magnetoelettrici
Argomento: Tecniche non convenzionali per lo studio di nuovi materiali multiferroici-magnetoelettrici.
Collaborazioni: Dott. Davide Delmonte (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali in Alta Pressione e Alta Temperatura (HP/HT syntheses); misura di proprietà dielettriche e ferroelettriche con ferroelettrometro; misura proprietà magnetiche in campo elettrico e di proprietà dielettriche in campo magnetico.
Settore di ricerca: Materiali per conversione termo-magnetica di energia
Argomento 1: Materiali magnetici compositi per la conversione termo-magnetica dell’energia.
Collaborazioni: Dott.ssa Franca Albertini (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali e preparazione compositi; simulatore di cicli termomagnetici di Brayton, misura dell’effetto magnetocalorico, caratterizzazione magnetica e strutturale.
Argomento 2: Sintesi e caratterizzazione di leghe ad alta entropia magneto-caloriche.
Collaborazioni: Dott.ssa Franca Albertini (Istituto IMEM-CNR Parma); Prof.ssa Lara Righi (Dipartimento SCVSA UNIPR); Prof. Paolo Veronesi (Dipartimento di Ingegneria Meccanica “E. Ferrari”, Università di Modena e Reggio Emilia)
Tecniche e metodologie: Sintesi di materiali; simulatore di cicli termomagnetici di Brayton, misura dell’effetto magnetocalorico, caratterizzazione magnetica e strutturale.
Argomento 3: Sviluppo di prototipo di Generatore Termomagnetico.
Tecniche e metodologie: Simulazioni con la tecnica a elementi finiti (Matlab), sviluppo sperimentale del prototipo, test di materiali.
Argomento 4: Misura della conducibilità termica dei materiali in campo magnetico.
Collaborazioni: Prof. Daniele Pontiroli, Dip. SMFI, UNIPR
Tecniche e metodologie: progettazione, sviluppo e test del setup sperimentale.
Docenti di riferimento: Giuseppe Allodi, Pietro Bonfà, Roberto de Renzi
E-mail: giuseppe.allodi@unipr.it, pietro.bonfa@unipr.it, roberto.derenzi@unipr.it
Settore di ricerca: Superconduttori ad alta Tc e loro composti genitori magnetici.
Argomento generale: PRIN 2020 QT-FLUO. Dall'ossido di rame al fluoruro di argento, una nuova famiglia di superconduttori?
Collaborazioni: Josè Lorenzana (La Sapienza), Marco Salluzzo (CNR-SPIN), Giacomo Ghiringhelli (PoliMi), Daniele Di Castro (Roma III) Wojciek Grochala (Warsaw).
Argomento 1) Studio sperimentale di proprietà magnetiche microscopiche di materiali magnetici e superconduttori
Tecniche e metodologie: Spettroscopia NMR e, dove compatibile con i tempi della tesi, µSR presso ISIS (Harwell UK) o PSI (Villigen CH). Si impara a utilizzare criogenia con N2 e He liquidi, a pilotare apparecchiature complesse, a sviluppare competenze di data science.
Argomento 2) Calcoli ab-initio delle costanti di accoppiamento e della risposta lineare degli stessi materiali
Tecniche e metodologie: High Performance Computing - Density Functional Theory, si impara a riprodurre numericamente le proprietà di materiali appena scoperti o realizzati artificialmente.
Settore di ricerca: Materiali magnetici topologici
Argomento: Proprietà magnetiche di semimetalli di Weyl: a caccia di materiali in cui l'accoppiamento spin-orbita permette di selezionare la risposta magnetica.
Studio sperimentale e computazionale della struttura elettronica magnetica di composti con particolari strutture cristalline.
Collaborazioni: Vesna Mitrovich (Brown, Providence), S. Sanna (Bologna).
Tecniche e metodologie: spettroscopia NMR e/o Calcoli numerici ab-initio, si affrontano proprietà elettroniche influenzate da come le bande si annodano nello spazio reticolo (topologia e chiralità) in materiali scoperti da poco.
Settore di ricerca: Magnetismo Molecolare/Computazione Quantistica
Argomento: Studio sperimentale di magneti molecolari per la realizzazione di gate quantistici.
I magneti molecolari sono alla base di diverse possibili applicazioni nell’ambito della computazione e simulazione quantistica. In particolare, gli spin nucleari degli ioni magnetici rappresentano una risorsa importante per il quantum information processing. Con la risonanza magnetica nucleare è possibile realizzare esperimenti per verificare la possibilità di implementare operazioni logiche e algoritmi quantistici con qudit nucleari.
Collaborazioni: Prof.ssa Roberta Sessoli, Dip. di Chimica “Ugo Schiff”, Università di Firenze; Prof. Richard Winpenny, School of Chemistry, University of Manchester (UK); ISIS Neutron and Muon Source, STFC-RAL (UK), ILL e ESRF (FR). Tesi nell’ambito del progetto europeo FET FAult Tolerant MOlecular Spin processor (FATMOLS).
Tecniche e Metodologie: Caratterizzazione sperimentale di cristalli molecolari con diverse possibili tecniche (NMR, EPR, scattering anelastico di neutroni e raggi x); realizzazione di esperimenti dimostrativi con NMR a basse temperature.
Docenti di riferimento: Danilo Bersani, Laura Fornasini
E-mail: danilo.bersani@unipr.it, laura.fornasini@unipr.it
Settore di ricerca: Spettroscopia Raman - Struttura di materiali industriali e da riciclo di matrice vetrosa.
Argomento 1: Studio mediante spettroscopia Raman del riarrangiamento strutturale in vetri temprati.
Lo studio riguarda il cambiamento composizionale e strutturale che avviene nei flaconi in vetro farmaceutici dopo essere stati sottoposti ad un processo di tempra chimica. Si tratta di una tecnica che prevede lo scambio-ionico da bagno chimico. Si studierà l’effetto dei parametri di tempra sulla profondità di penetrazione degli ioni. Si cercherà di correlare gli spettri vibrazionali con gli effetti prodotti dalla tempra, i profili composizionali, la struttura e le proprietà del vetro.
Collaborazioni: Bormioli Pharma; IMEM-CNR.
Tecniche e metodologie: micro-Raman, SEM-EDX, LIBS.
Argomento 2: Analisi di spettroscopia micro-Raman su prodotti vetro-ceramici ottenuti dal riciclo di materiali di costruzione e demolizione.
I prodotti sono ottenuti utilizzando rifiuti di costruzione e demolizione (Construction and Demolition Waste, CDW) provenienti dalle macerie del terremoto delle Marche del 2016 e altri tipi di rifiuto (e.g. polveri ceramiche, mattoni, vetri da rifiuto urbano, ceneri da inceneritore, ecc…). Ciascun prodotto è ottenuto con CDW e un altro tipo di rifiuto in differenti percentuali e trattati termicamente per favorire la vetrificazione. Verranno caratterizzate le fasi cristalline e vetrose per valutare struttura e caratteristiche dei materiali ottenuti in funzione della composizione iniziale.
Collaborazioni: Università di Camerino.
Tecniche e metodologie: la tecnica principale sarà la spettroscopia micro-Raman, supportata da analisi con microsonda, XRD, XRF.
