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FISICA Dipartimento di Fisica e Astronomia

Fisica della Materia

 

La ricerca in fisica della materia ha come scopo la comprensione delle proprietà della materia nelle sue diverse forme di aggregazione, dallo stato cristallino alla condensazione di liquidi e amorfi, nonché delle interazioni che causano molteplici fenomeni, che vanno dalla superconduttività alle transizioni di fase, al magnetismo, fino alla comparsa di fasi esotiche. La ricerca presso il nostro Dipartimento è focalizzata sullo studio delle proprietà di ottiche, di trasporto e di struttura elettronica di nanostrutture e nell'esplorazione di nuovi fenomeni associati alla bassa dimensionalità, progettati per ottenere funzionalità avanzate; nello studio e nella modellizzazione di sistemi biologici; nello studio di nuovi fenomeni in ottica e nello sviluppo di nuovi strumenti per scienza e tecnologia dell'informazione quantistica. Le attività di ricerca spaziano da problemi fisici fondamentali ad applicazioni tecnologiche, studiate con un una varietà di approcci sperimentali e teorici, utilizzando metodologie sperimentali e computazionali all'avanguardia, facendo uso anche di grandi infrastrutture di ricerca esterne al Dipartimento, come strutture per l'utilizzo della radiazione di sincrotrone, laser a elettroni liberi, sorgenti di neutroni e centri di supercalcolo. Molti ricercatori del Dipartimento partecipano attivamente alle attività sperimentali svolte al LENS. 

Alcune attività sono svolte in stretta collaborazione con ricercatori di diversi enti ed istituti di ricerca (INFN, CNR-INO, INRIM) che lavorano attivamente all’interno del Dipartimento.

 

Le attività di ricerca in fisica della materia presso il nostro Dipartimento sono organizzate nelle seguenti aree:

 

Fisica dei materiali

Quest’area di ricerca si occupa dello studio della materia e della sua interazione con la radiazione elettromagnetica e le particelle, dalla scala macroscopica fino alle singole molecole. I temi affrontati vanno dalla crescita e caratterizzazione di nuovi semiconduttori, ai sensori di radiazione ionizzante; dallo sviluppo di emettitori di luce sia classica che quantistica, allo studio di micro e nanostrutture, ordinate e disordinate, per il controllo di emissione, propagazione e modulazione della luce (fotonica). Tecniche di microscopia e spettroscopia ultra-veloce e neutronica permettono di investigare le proprietà e la risposta a stimoli esterni della soft matter, affrontando così lo studio di materiali in stati fuori equilibrio. Inoltre, si caratterizzano molecole o nanoparticelle magnetiche per ottimizzarne le proprietà e per il controllo degli spin elettronici (spintronica). Le applicazioni dell’area di ricerca Fisica dei Materiali spaziano dal fotovoltaico agli emettitori di luce, dalla sensoristica alle applicazioni nelle Quantum Information Technologies, dall’ambito biomedico alla micro-robotica, fino alla fisica delle alte energie.

 

 

Biofisica

 L’area di ricerca in Biofisica e Biofotonica usa la luce laser per studiare il mondo vivente. Nella biofisica di singola molecola studiamo sia sistemi in-vitro che in-vivo, accoppiando tecniche di manipolazione ottica ad alta risoluzione e velocità con sistemi di rivelazione e imaging di singola molecola. Nuove tecniche di microscopia, come quella a due fotoni e quella a foglio di luce, sono invece usate per analizzare la relazione tra struttura e funzione nel cervello e nel cuore. Infine, la grande mole di dati prodotta da queste tecniche di imaging è analizzata per mezzo di algoritmi basati sull’intelligenza artificiale.

 

 

Fisica atomica

 

 

Membri: F.S. Cataliotti, L. Fallani, M. Fattori, C. FortF. Marin, G. Modugno, N. Poli, G. Tino

 

 

Fisica teorica della materia 

L’area di ricerca in Fisica Teorica della Materia studia analiticamente e numericamente modelli di sistemi fisici, classici e quantistici, semplici o complessi, con strumenti che vanno dalla meccanica statistica alla teoria dell’informazione, con applicazioni interdisciplinari. Nel campo classico studiamo come molti fenomeni emergano da effetti collettivi, non-lineari, di sincronizzazione e auto-organizzazione delle componenti del sistema e come la loro dinamica possa portare a transizioni di fase e fenomeni critici (magnetismo). Nel campo quantistico studiamo la dinamica di trasporto e la trasmissione di informazione su sistemi quantistici aperti, cioè interagenti con l’esterno, dove grazie alla coerenza quantistica si riesce ad ottenere dei protocolli di computazione, sensing, comunicazione, termodinamica e persino di intelligenza artificiale, molto più efficienti dei loro analoghi classici.
    
 
ultimo aggiornamento: 19-Nov-2019
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