Problematiche scientifiche affrontate e principali risultati ottenuti

Come si può evincere anche dall'elenco delle pubblicazioni, lo scrivente, dopo la tesi di laurea su un modello di Continuous Random Network per semiconduttori amorfi, ha affrontato lo studio teorico delle proprietà elettroniche di sistemi metallici e del calcolo di queste nonché delle proprietà fisiche ad esse collegate. Dapprima ciò è stato portato avanti con tecniche tight-binding basate su semplici modelli parametrizzati, poi ha affrontato le problematiche del calcolo da principi primi delle proprietà elettroniche e fisiche di metalli e le loro leghe con metodi di Teoria dello Scattering Multiplo (KKR e KKR-CPA) nell'ambito delle Teoria del Funzionale di Densità.
Un episodio decisivo nella carriera scientifica dello scrivente si è avuto con l'incontro con Balàzs Györffy nella Scuola estiva della NATO-ASI a Gent (Belgio) nel 1982 e nei due anni successivi di lavoro presso l'Università di Bristol, con i quali lo scrivente ha maturato la scelta dello studio dei sistemi metallici da principi primi, affrontato nell'ambito della Teoria del Funzionale di Densità e della Teoria dello Scattering Multiplo. L'interazione con Balàzs Györffy ha determinato non solo le scelte scientifiche dello scrivente, ma anche l'apprendimento e la maturazione della fisica dei sistemi metallici, della teoria dello scattering multiplo e del funzionale di densità, della meccanica quantistica relativistica.
Di seguito vengono elencati, in ordine cronologico, i temi di ricerca affrontati ed alcuni notevoli risultati ottenuti:

Continuous Random Network: Rilassamento di un tale sistema mediante forze elastiche (parametrizzate) nella tesi di laurea (rel. G. Cubiotti);

Metodo delle Frazione Continua 1; studio delle proprietà elettroniche di leghe metalliche e medie configurazionali col metodo di R. Jacobs in collaborazione con G. Cubiotti;

Metodo della Frazione Continua 2: studio del chemisorbimento su superfici metalliche in collaborazione con G. Cubiotti;

Metodo KKR e la Approssimazione di Potenziale Coerente (CPA): studio delle proprietà elettroniche di leghe metalliche nell'ambito della Teoria dello Scattering Multiplo in collaborazione con E.S. Giuliano ed altri;

Studio di Spettri Auger ed XPS col metodo di Cini-Sawaztky: collaborazioni con G.Cubiotti;

Teoria pienamente relativistica della Fotoemissione risolta in angolo per metalli e leghe: collaborazione con B.L. Györffy e P.J. Durham, quindi con R.G. Jordan. Ciò ha condotto all'interpetrazione degli spettri spin-polarizzati ottenuti da sistemi non magnetici (generalizzazione del Fano effect al caso delle superfici di metalli) e della Photoemission Intensity Asymmetry scoperta da J. Kirschner.

Generalizzazione relativistica del metodo KKR-CPA: studio delle leghe metalliche contenenti elementi di elevato numero atomico in collaborazione con J.B. Staunton;

Generalizzazione relativistica del metodo LDA-KKR-CPA: collaborazione con G.M. Stocks, J.B. Staunton, F.J. Pinski, B.L.Györffy, D.D. Johnson ed altri. Ciò ha condotto, fra gli altri, alla comprensione delle proprietà di equilibrio (ordinamento) della lega NiPt mediante una interpetrazione dei cosiddetti fattori di Hume-Rothery in termini delle proprietà elettroniche e ad un articolo apparso su Physical Review Letters. Tale lavoro è stato poi recensito dalla rivista Nature con un editoriale dal titolo Making Sense of Binary Alloys (J. Maddox, Nature,349, 649 (1991)).

Elaborazione di un metodo basato sulla Funzione Spettrale di Bloch per la determinazione accurata delle Superfici di Fermi delle Leghe Metalliche e la determinazione delle cosiddette Transizioni di Topologia Elettronica (ETT). Ciò ha condotto alla pubblicazione di un articolo di rassegna sulla rivista Physics Reports nonché alla spiegazione delle deviazione dalla Legge di Vegard per le leghe metallliche (collaborazioni con E. Bruno, E.S. Giuliano, Yu.Kh. Vekilov ed altri).

Elaborazione di nuovi algoritmi per il metodo KKR-CPA che ne hanno consentito l'estensione a qualunque reticolo di Bravais. Fra questi è particolarmente degno di nota un metodo di integrazione nella Zona di Brillouin delle funzioni di scattering multiplo (funzioni di Green), esportabile a qualunque metodo a bande, di elevatissima accuratezza e che consente di fissare a priori l'errore massimo.

Lo studio dell'antiferromagnetismo del Cr basato su Time Dependent Density Functional Theory, e sul calcolo della suscettività magnetica dinamica: collaborazione con J.B. Staunton. J. Poulter ed E. Bruno. Ciò ha condotto alla pubblicazione di un Physical Review Letters, un articolo su invito Highlight of the months sul $\psi_k$ Newsletters, pubblicazione elettronica del $\psi_k$ Network, ed ad una relazione su invito (J.B. Staunton) alla conferenza internazionale $\psi_k$ 2000.

Studio dell'Oscillatory Exchange Coupling di multilayers Fe/Cr e Fe/leghe di Cr, caso non interpetrabile in termini della teoria del Liquido di Fermi prima di questi risultati (collaborazione con B.L. Györffy, N.L. Lathiotakis e E.Bruno). Ciò ha condotto ad una pubblicazione su Physical Review Letters.

Studio dell'Anisotropia Magnetica Cristallina e dell'influenza dell'ordine a corto raggio su tale proprietà in leghe metalliche, collegata ai fenomeni della magnetostrizione e del magnetic annealing; collaborazione con J.B. Staunton S.S.A. Razee e E.Bruno. Ciò ha condotto alla pubblicazione di un un lavoro su Physical Review Letters.

Studio di sistemi vicini all'instabilità magnetica come il sistema ZrZn₂, che mostra la peculiarità di essere contemporaneamente ferromagnetico e superconduttore, apparentemente negando un teorema di Schrieffer. Uno studio delle proprietà elettroniche mostra che il sistema si comporta come se gli atomi (ioni) di Zr fossero forzati a risiedere in un reticolo di diamante con una riduzione drastica dei primi vicini rispetto allo Zr puro (da 12 a 4) e con la conseguente crescita della densità di stati al livello di Fermi. Questi risultati sonop stati pubblicati si Physical Review B.

5 Agosto 2006