Fornire conoscenze fondamentali di magnetismo e di materiali magnetici. Introdurre lo studente alle principali tecniche di laboratorio per la caratterizzazione di materiali magnetici (film sottili e nanostrutture). Stimolare una visione critica e una capacità creativa di discussione dello stato dell'arte della ricerca, in un settore specifico scelto fra gli argomenti trattati.
Prerequisiti
Conoscenze di base di Meccanica Quantistica e Teoria Quantistica dei Solidi
Metodi didattici
Lezioni teoriche/esercitazioni.
Verifica Apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Durante la prova finale (ORALE) il docente verificherà accanto alla conoscenza degli argomenti del programma anche la capacità dello studente di elaborare nuove idee, sulla base della descrizione dello stato dell'arte della ricerca in uno dei settori trattati a lezione. In particolare verrà offerta allo studente come possibilità opzionale quella di sostenere parte dell'esame sotto forma di presentazione di un argomento a scelta, di particolare rilevanza e attualità, per comprendere e descrivere il quale sia necessaria una buona conoscenza del programma di base sopra descritto. Lo studente discuterà e riassumerà il contenuto di articoli recenti estratti da riviste internazionali, in presenza degli altri studenti.
Testi
Nicola A. Spaldin, "MAGNETIC MATERIALS Fundamentals and Applications", Cambridge University Press, 2011. ISBN 978-0-521-88669-7.
B.D. Cullity, C.D. Graham, "Introduction to magnetic materials", Wiley, 2009. ISBN 978-0-471-47741-9
Alberto P. Guimaraes, "Principles of Nanomagnetism", Springer, 2009. ISBN 978-3-642-01481-9.
Contenuti
Richiami di magnetostatica. Magnetizzazione e materiali magnetici. Origini atomiche del magnetismo. Diamagnetismo. Superconduttori. Paramagnetismo. Equazione del paramagnetismo di Langevin. Legge di Curie. Teoria quantistica del paramagnetismo. Paramagnetismo di Pauli. (10 ore) Ferromagnetismo. Ordine Ferromagnetico. Campo demagnetizzante. Integrale di scambio. Teoria di campo medio. Temperatura di Curie. Legge di Bloch. Antiferromagnetismo. Ordine antiferromagnetico. Diffrazione di neutroni. Ferrimagnetismo. Ferriti esagonali e cubiche. (12 ore) Domini ferromagnetici. Pareti di dominio. Energia dipolare e di scambio. Energia magnetocristallina e magnetostrittiva. Cicli di isteresi. Interazione radiazione materia in materiali magnetici: principi di magneto-ottica e applicazioni. (11 ore) Magnetismo nella ridotta dimensionalità: proprietà magnetiche di nanostrutture. Magnetoresistenza. Magnetoresistenza gigante (GMR). Magnetoresistenza colossale. Exchange bias. Memorie magnetiche. Memorie magneto-ottiche. Descrizione di applicazioni avanzate nell'ambito della spintronica e del calcolo neuromorfico (12 ore) Esperienze di laboratorio: misura del ciclo di isteresi di film e nanostrutture magnetiche mediante tecniche magneto-ottiche. Misura delle configurazioni magnetiche di nanostrutture tramite microscopia a forza magnetica (MFM). (11 ore)
