1. Studio di sistemi di spin ferro- e antiferromagnetici bidimensionali in presenza di deboli anisotropie con metodi analitici e mediante simulazioni Monte Carlo classiche e quantistiche.
2. Studio di matrici bidimensionali di giunzioni Josephson in presenza di effetti dissipativi.

In entrambi i casi sono possibili contatti e collaborazioni con altri gruppi di ricerca sperimentali e teorici in Italia e all'estero.

Per ulteriori informazioni gli studenti possono contattare le seguenti persone presso il Dipartimento di Fisica:

Dr. Alessandro Cuccoli, stanza 118, interno 2045; cuccoli@fi.infn.it

Dr. Paola Verrucchi, stanza 337, interno 2338; verrucchi@fi.infn.it

Prof. Valerio Tognetti, stanza 332, interno 2336; tognetti@fi.infn.it

Abstract: Il problema del trasporto anomalo in sistemi di reticolo di bassa dimensione è uno dei problemi di frontiera della ricerca in meccanica statistica del non-equilibrio, anche a causa delle sue importanti implicazioni tecnologiche. Si tratta di analizzare con metodi numerici di trasporto cambiano nelle diverse fasi in cui può trovarsi un sistema. Il modello XY è particolarmente interessante a tale proposito, perchè caratterizzato dalla transizione di fase di Kosterlitz-Thouless e perchè descrive il comportamento di un film sottile di He liquido, sistema su cui potrebbero venire effettuate verifiche sperimentali.

Relatore: Prof. Roberto Livi, stanza 328, interno 2332; livi@fi.infn.it

Referente: Dott. Antonio Politi, politi@ino.it

Abstract: Molti dei meccanismi di trasporto, regolazione e motilità presenti nelle cellule viventi sono dovuti alla presenza di proteine motrici (chinesina, miosina, dineina, etc.) che possiedono capacità di produrre movimenti ed applicare forze dell'ordine del piconewton. Il movimento avviene lungo filamenti proteici (actina o microtubuli), che fungono da strade sulle quali i motori molecolari "camminano" a passi nanometrici. L'energia necessaria a svolgere tale lavoro è usualmente fornita da un ciclo di reazione chimica nel quale una molecola di ATP viene decomposta nei suoi componenti.
Il lavoro di tesi sarà dedicato allo studio della meccanica del singolo motore miosinico (responsabile del fenomeno di contrazione muscolare) nonché il meccanismo di trasduzione chimico-meccanica, problemi oggetto di ampio dibattito. L'apparato sperimentale è costituito in parte da optical tweezers, trappole ottiche a singolo fascio laser che consentono di manipolare singole molecole biologiche rivelandone spostamenti sub-nanometrici e forze al di sotto del piconewton. Una trappola magnetica di nuova concezione permetterà invece di ruotare ed applicare momenti torcenti alla molecola o al filamento di actina con il quale la miosina interagisce.

Relatore: Francesco Saverio Pavone

LENS e Dipartimento di Fisica

pavone@lens.unifi.it

tel.+39 055 457 2480 (2463)

fax. +39 055 457 2451

Titolo: "Esperimenti con miscele di gas di Fermi e di Bose in condizione di degenerazione quantistica"
Si tratta di una recentissima acquisizione che apre nuovi e non del tutto predicibili scenari nella fisica delle bassissime temperature.

Riferimento - Giovanni Modugno, int. 2482, 2478, 2479; modugno@lens.unifi.it

Riferimento - Chiara Fort, int. 2481; fort@lens.unifi.it

Riferimento - Francesco Saverio Cataliotti, int. 2481; fsc@lens.unifi.it

Titolo: "Teoria della dinamica e delle interazioni di gas quantisticamente degeneri."

Riferimento - Michele Modugno, int. 2491; mmodugno@lens.unifi.it

Titolo: "Sviluppo di sorgenti coerenti nell'ultravioletto da vuoto"
Mediante la tecnica di generazione di armoniche si produce e si caratterizza radiazione a lunghezza d'onda estremamente corta con controllo della fase.

Riferimento - Marco Bellini, bellini@ino.it

Titolo: "Fenomeni di ionizzazione atomica coerente"
Misure di spettroscopia con tecniche di interferometria nel dominio temporale.

Riferimento - Chiara Corsi, int. 2493; corsi@lens.unifi.it

Titolo: "Misura diretta di frequenze ottiche"
Sviluppo di una tecnica originale di "Frequency Comb" per metrologia delle frequenze su tutto lo spettro ottico dall'IR all'UV.

Riferimento - Pablo Cancio Pastor, pcp@ino.it

Titolo: "Spettroscopia di precisione nel medio e lontano infrarosso"
Applicazione del "Frequency Comb" per misure assolute di spettri molecolari in combinazione con lo sviluppo di tecniche di generazione di radiazione coerente mediante tecniche non lineari.

Riferimento - Paolo De Natale, Denatale@ino.it

Titolo: "Lamb-shift e struttura fine nell'elio"
Misura diretta della frequenza di transizioni nell'atomo di elio per test di QED e determinazione di costanti fondamentali.

Riferimento - Giovanni Giusfredi, miomao@ino.it

Titolo: "Interferometria con atomi freddi e ottica atomica"

Si tratta di un nuovo progetto avviato da qualche mese. L'idea alla base del progetto di interferometria atomica è di effettuare esperimenti di interferometria con atomi ultrafreddi utilizzando i metodi recentemente sviluppati per il raffreddamento laser di atomi e di sviluppare una nuova tecnologia per sensori inerziali di estrema sensibilità e precisione di interesse anche per applicazioni spaziali. Infatti la gravità pone un limite fondamentale al tempo di osservazione limitando così la sensibilità ottenibile nei laboratori terrestri.
Gli obiettivi di questo progetto sono due:
Primo, sviluppare la nuova tecnologia richiesta per effettuare esperimenti di interferometria con atomi raffreddati che porterà alla realizzazione di strumenti di altissima precisione.
Secondo, effettuare esperimenti di test di leggi fondamentali della fisica grazie alla altissima sensibilità che si può raggiungere con apparati basati su atomi raffreddati. Di particolare interesse è la possibilità di ottenere una misura molto accurata dell'accelerazione di gravità e della costante gravitazionale.

Titolo: "Costruzione e caratterizzazione di sorgenti laser a stato solido stabilizzate in frequenza per la realizzazione di un orologio atomico nel visibile."

Da alcuni mesi è in corso presso il LENS un nuovo esperimento il cui scopo è di costruire un orologio atomico ad altissima precisione nella regione ottica dello spettro e nel verificarne la stabilità e l'accuratezza confrontandolo con altri orologi a terra o nello spazio. L'apparato sperimentale si basa su un campione ultrafreddo di stronzio atomico preparato con tecniche di manipolazione laser. La scelta dell'atomo è motivata dalla sua struttura atomica che presenta transizioni adatte sia alla manipolazione e raffreddamento laser, sia alla metrologia ottica. L'orologio ottico sarà costituito da un laser ad altissima stabilità agganciato in frequenza ad una transizione del campione atomico. La conversione della frequenza ottica in radiofrequenza, necessaria per definire un segnale "orario", sarà effettuata mediante un sintetizzatore ottico basato su un laser a femtosecondo. La verifica della stabilità ed accuratezza dell'orologio verrà fatta confrontando il suo segnale con quello inviato da un orologio ad atomi freddi di cesio che sarà inviato sulla stazione spaziale internazionale.

Titolo: "Raffreddamento di atomi di stronzio per la realizzazione di un orologio atomico nel visibile."

Da alcuni mesi è in corso presso il LENS un nuovo esperimento il cui scopo è di costruire un orologio atomico ad altissima precisione nella regione ottica dello spettro e nel verificarne la stabilità e l'accuratezza confrontandolo con altri orologi a terra o nello spazio. L'apparato sperimentale si basa su un campione ultrafreddo di stronzio atomico preparato con tecniche di manipolazione laser. La scelta dell'atomo è motivata dalla sua struttura atomica che presenta transizioni adatte sia alla manipolazione e raffreddamento laser, sia alla metrologia ottica. L'orologio ottico sarà costituito da un laser ad altissima stabilità agganciato in frequenza ad una transizione del campione atomico. La conversione della frequenza ottica in radiofrequenza, necessaria per definire un segnale "orario", sarà effettuata mediante un sintetizzatore ottico basato su un laser a femtosecondo. La verifica della stabilità ed accuratezza dell'orologio verrà fatta confrontando il suo segnale con quello inviato da un orologio ad atomi freddi di cesio che sara' inviato sulla stazione spaziale internazionale.

Titolo: "Modellizzazione del trasferimento di segnali di tempo e frequenza tra orologi a terra e orologi nello spazio e test della teoria della relatività ristretta."

Da alcuni mesi è in corso presso il LENS un nuovo esperimento il cui scopo è di costruire un orologio atomico ad altissima precisione nella regione ottica dello spettro e nel verificarne la stabilità e l'accuratezza confrontandolo con altri orologi a terra o nello spazio. L'apparato sperimentale si basa su un campione ultrafreddo di stronzio atomico preparato con tecniche di manipolazione laser. La scelta dell'atomo è motivata dalla sua struttura atomica che presenta transizioni adatte sia alla manipolazione e raffreddamento laser, sia alla metrologia ottica. L'orologio ottico sarà costituito da un laser ad altissima stabilità agganciato in frequenza ad una transizione del campione atomico. La conversione della frequenza ottica in radiofrequenza, necessaria per definire un segnale "orario", sarà effettuata mediante un sintetizzatore ottico basato su un laser a femtosecondo. La verifica della stabilità ed accuratezza dell'orologio verrà fatta confrontando il suo segnale con quello inviato da un orologio ad atomi freddi di cesio che sarà inviato sulla stazione spaziale internazionale.

Relatore: Prof. Guglielmo M. Tino

Dipartimento di Fisica

Stanza 113, interno 2036

e-mail: guglielmo.tino@fi.infn.it

Proposte di tesi del gruppo del Prof. Spina

Introduzione
Da circa 15 anni vi è un grandissimo interesse verso i cosiddetti magnetimolecolari o nanomagneti.
Questi  sono costituiti da un certo numero di ioni paramagnetici (es.:Fe(III))  interagenti tra loro attraverso ponti di gruppi organici 
complessivamente diamagnetici (es.:OCH3).
Gli ioni paramagnetici possono essere disposti in vario modo, ad esempio ad anello, ai vertici di poliedri,lungo eliche ed altro ancora. 
Essi sono inoltre legati a strutture organiche che conferiscono stabilità al complesso.
La disposizione geometrica degli ioni e l'interazione tra essi determina le proprietà magnetiche della molecola.
I nanomagneti, sono interessanti dal punto di vista teorico, poiché i cristalli costituiti da essi, nonstante le dimensioni macroscopiche, 
presentano proprietà magnetiche quantistiche, quali l'effeto tunnel della magnetizzazione, simili a quelle delle molecole costituenti. Essi 
sono inoltre interessanti per possibili sviluppi applicativi quali ad esempio l'utilizzo per supporti magnetici o lo sviluppo di memorie 
magnetiche a siti molecolari.
Per questo occorre ottenere nanomagneti che, nonostante le dimensioni molecolari, esibiscano una dinamica lenta del momento magnetico.

Argomenti di tesi:

Possibili argomenti di tesi riguardano lo studio della dinamica di spin in alcuni magneti molecolari di Fe(III) (s=5/2) mediante spettroscopia 
Mössbauer. Lo scopo ultimo di è quello di individuare i meccanismi fisici alla base della dinamica di spin. L'uso della spettroscopia 
Mössbauer è particolarmente appropriato per detti cluster poiché gli ioni Mössbauer sono proprio gli ioni Fe(III) che determinano le 
proprietà magnetiche del composto(*). Il lavoro di tesi si può riassumere in tre punti:
a) raccolta degli spettri Mössbauer in un determinato intervallo di temperature da stabilre in base alle caratteristiche della molecola.
b) Elaborazione di una teoria per la la forma degli spettri.
c) Fitting degli spettri e interpetazione dei risultati

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(*) Per una introduzione all'argomento si può consultare: L. Cianchi, 
Note delle lezioni su "Processi Stocastici" (Febbraio 2004), presso 
http://www.ifac.cnr.it/corso-pathint/

Riferimento
prof. Gabriele Spina
Dipartimento di Fisica stanza 223 - tel.0554572285- Email 
spina@fi.infn.it