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Magnetismo e Superconduttività Gruppo NMR Gruppo NMR - - NQR NQR http://arturo.unipv.it http://arturo.unipv.it

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Magnetismo e Superconduttività

Gruppo NMRGruppo NMR--NQRNQRhttp://arturo.unipv.ithttp://arturo.unipv.it

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A bit of history…

http://www.superconductivity.eu

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A bit of history…

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0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.140.1

1

10

100 La2-x

SrxCuO

4

CSG + SC

CSGSF

AF

SC

T (

K)

x

SmFeAsO1-xFx

Pnictides-Cuprates Superconductors Phase Diagram

•Phase Diagram: Competing Phases →New Phases, Quantum Phase Transitions

•Normal State Excitations →Pairing Mechanism

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REFeAsO1-xFx

range of hyperfine interaction ∼1 nm

⇒ local probe

µ+ (S=1/2)

All the muons detect static magnetic moments if the maximum distance

between AF magnetic domains is ∼2-4 nm

Nanoscopic coexistence of Magnetism and Superconductivity in Fe-based superconductors

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SmFe1-xRuxAsO0.85F0.15Ru is isoelectronic to Fe ⇒ no charge doping

Ru is diamagnetic ⇒ Fe spin dilution

Ru doping of superconducting RE1111

Sanna et al, PRL107, 227003 (2011)

MSC

Ru doping

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Flux Lines Lattice Phse Diagram

Cuprate SC Fe-based SC

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Nanoparticles clusters Nanoparticles clusters molecular nanomagnetsmolecular nanomagnets atomsatoms

105 - 2 103-10 20-1 0.1 (nm)

∼1 nm5 nm30 nm

Magnetic Nanostructures

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0D Magnetism from Molecular Magnet + Impurity

Cr(III) s = 3/2AF ground state (total spin ST = 0)

J ≈ 17.2 K∆0→1 ≈ 9.4 K Cr8 S=0Cr8 S=0 Cr7Cd S=3/2Cr7Cd S=3/2

XX

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Phonon Trapping in Ni10

Ni10Ni10

Lowest energy band Heff (almost continuum of levels):

JJ’’=12.8K J=170K , J=12.8K J=170K , Jeffeff∝∝JJ’’22/J/J

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mmJJ

[LnPc]- TBA+

[Pc2LnIII]-

--SLJrrr

+=3+

Highly Anisotropic Single Molecule Magnets

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Energy - Hydrogen Storage in Carbon based Materials

Gaussian

Lorentzian

T=295 K

NMR spectrum for H-enriched defective graphene

In-plane adatom H (25%)

Vacancy and edge-H (~75%)

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Bz=5.6 T

Hydrogen Storage in Carbon based Materials

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• Superconduttori a base di Fe e organici (PAHC)1. Meccanismi di formazione delle coppie di Cooper2. Eccitazioni nella fase normale3. Diagrammi di fase4. Dinamica delle linee di Flusso

•Magneti molecolari1. Stato fondamentale di magneti 0D2. Tempi di decoerenza – processi di tunneling3. Accoppiamento in cavità e in conduttori organici

•Stoccaggio dell’Idrogeno in materiali a base di Carbonio1. Tempi di diffusione dell’idrogeno e barriere

d’attivazione in Grafene e Fulleriti•Nuove Fasi della Materia: Spin Ice, Spin Nematic, etc…

Principali linee di Ricerca

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• Risonanza Magnetica e di Quadrupolo Nucleare (NMR e NQR)• 3 Spettrometri a Larga Banda (5-450 MHz) • Magneti 0 - 9 Tesla• 400 mK< T <1000 K• 1 bar < P < 10 kbar

Tecniche Sperimentali(http://arturo.unipv.it/NMR/equipment.htm)

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• Risonanza di spin del muone (µSR)• ISIS Facility at RAL (UK) - http://www.isis.stfc.ac.uk/groups/Muons/

• PSI –Swiss Muon Source - http://lmu.web.psi.ch/

• Magnetometria SQUID, misure di trasporto, calorimetria• 0 < H < 7 Tesla • 2 K < T < 600 K• 1 bar < P < 12 kbar

Tecniche Sperimentali(http://arturo.unipv.it/NMR/equipment.htm)

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• Permanent Staff• Pietro Carretta• Maurizio Corti• Alessandro Lascialfari• Samuele Sanna• Marco Moscardini

• Post-docs• Marta Filibian• Franziska Hammerath• Lorenzo Bordonali

• PhD students• Lucia Bossoni• Tomas Orlando• Awni Al-Hourani• Fatemeh Adelnia

• Undergraduate• Alessio Gaimarri

People ([email protected])(http://arturo.unipv.it/NMR/people.htm)