Condensed Matter
NEMESYS è una proposta di ricerca multidisciplinare e convergente nella fisica statistica e nella teoria della funzione di Green di molti corpi. Al centro del suo tema generale c’è un’indagine sulle sorprendenti proprietà fuori equilibrio e sulle caratteristiche dello stato eccitato di molti fermioni e bosoni a basse dimensioni. Questi includono un’ampia varietà di sistemi diversi come: (i) elettroni che interagiscono reciprocamente in un potenziale reticolare a nido d’ape, (ii) insiemi di gas atomici ultrafreddi, (iii) sistemi magnetici e di spin, (iv) fili e punti quantici. Il progetto mira a sviluppare nuovi metodi e strategie computazionali per svelare le eccitazioni fondamentali e le corrispondenti dinamiche di rilassamento di nuovi materiali a bassa dimensionalità, che sono anche di interesse strategico per la nanoelettronica e le tecnologie di calcolo quantistico. A tal fine, saranno studiati i meccanismi di trasporto ei fenomeni collettivi nella materia condensata mediante metodi ab-initio e Montecarlo, nonché approcci multiscala semicalssici. Le teorie del funzionale densità dipendente dal tempo e delle perturbazioni a molti corpi saranno ulteriormente avanzate e utilizzate come tecniche ab-initio più consolidate per calcolare proprietà strutturali, elettroniche e ottiche di sistemi finiti ed estesi. Il programma NEMESYS comporterà l’esecuzione di simulazioni massicce di caratteristiche spettrali, screening dielettrico, risposta di conduttività e proprietà elettromeccaniche di materiali correlati al grafene e oltre, comprese le loro interfacce e contatti con i substrati di supporto. Queste simulazioni saranno supportate da un nuovo approccio basato sul concetto di interazione risonante continuo-discreto sviluppato da Fano. Si cercherà la verifica e la convalida dei modelli confrontando le loro previsioni con misurazioni prese da spettroscopie e microscopie di scienze di superficie ben consolidate, che si spera portino alla realizzazione di dispositivi semplici. Infine, verranno affrontate le proprietà irreversibili dei gas ultrafreddi di Fermi e Bose, a seguito di un cambiamento dei loro potenziali di intrappolamento. Anche la termodinamica quantistica di tali sistemi a molti corpi interagenti sarà oggetto di esame.