ROMANO' Laura

Docente a contratto
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Nata a Brescia il 14 agosto 1954. Nel 1977 si laurea con lode presso l'Universita' di Parma e dal 1978-81 e' borsista CNR . Nel 1981 diviene ricercatore confermato presso il Dipartimento di Fisica (Universita' di Parma). Borsista CNR 1979-1981
In qualita’ di borsista CNR ha svolto la sua attivita’ di ricerca studiando le proprieta’ dielettriche ed ottiche di materiali ceramici di rilevante interesse tecnologico, in collaborazione con il centro Ricerche FIAT di Orbassano, con la tecnica sperimentale nota con il nome di TSDC (Thermally Stimulated Depolarization Current).

Ricercatore Confermato
Come ricercatore confermato ha sviluppato l'attività di ricerca nell'ambito dello studio delle proprietà di trasporto elettrico in differenti sistemi di particolare interesse fondamentale e applicativo, utilizzando anche tecniche di simulazione Monte Carlo e metodi numerici per la soluzione delle equazioni del trasporto.
In particolare la attivita’ di ricerca puo’ essere divisa in due distinti periodi.

Dal 1981 al 1986 ha rivolto l'attenzione ai gas debolmente ionizzati,
particolarmente interessanti per le applicazioni nel campo dei laser a potenza studiando problemi allo stato stazionario, processi di rilassamento e problemi al contorno in collaborazione con i laboratori dell'Australian National University di Canberra e del Technical Institute of Physics dell'Università di Gdansk (Polonia) che hanno fornito i risultati sperimentali;

Dal 1986 ad oggi si e’ occupata di materiali superconduttori:
a) ad alta temperatura critica (HTSC)
Ha sviluppato sia un modello originale, che tiene conto di un forte accoppiamento elettrone-fonone attraverso un processo di rinormalizzazione della self-energia elettronica sia un appropriato codice Monte Carlo che permette la simulazione di metalli , tenendo conto del principio di esclusione di Pauli.
Recentemente si e’ posta l’attenzione sugli effetti del drogaggio sulle proprieta’ di trasporto in HTSC nella regione normale e in particolare nei sistemi “underdoped” sviluppando un modello percolativo dove il trasporto elettrico avviene attraverso un “tunneling” di cariche tra gocce metalliche sparse in un mezzo isolante.
Anche le proprieta’ magnetiche dei materiali cuprati sono state studiate nella regione di drogaggio diversa da quella ottimale. Un diamagnetismo anomalo e’ stato sperimentalmente osservato in materiali “underdoped” e “overdoped”della famiglia dell’YBCO nelle curve di magnetizzazione in funzione del campo magnetico. L’esistenza di una risposta diamagnetica presuppone la presenza di zone superconduttive anche sopra Tc che, tradizionalmente, sono attribuite alle fluttuazioni dell’ampiezza del parametro d’ordine superconduttivo in modo che coppie di Cooper possono vivere per un tempo finito. Ma l’effetto osservato presenta caratteristiche che non sono descrivibili nell’ambito della teoria fluttuativa; infatti le curve di magnetizzazione vs. H di alcuni sistemi presentano un “upturn” a campi molto piu’ bassi di quelli previsti dal modello tradizionale e, in qualche caso, un’andamento diamagnetico costante fino agli alti campi di misura (7T). Inoltre una differenza tra le curve ottenute in condizione di “Field Cooling” e “Zero Field Cooling” mostra una dipendenza dalla storia del campione (irreversibilita’) che esclude la possibilità di un fenomeno fluttuativo. Una giustificazione teorica a queste osservazioni e’ stata data in termini di un modello in cui zone superconduttive sono presenti nel campione, dovute a disomogeneita’ di carica che producono Tc locali piu’ alte di quelle medie resistive. In queste zone non fluttuative un sistema di vortici ed antivortici dovuti sia al campo applicato che alle fluttazioni termiche della fase del parametro d’ordine superconduttivo possono dare l’effetto diamagnetico osservato. La teoria e’ in buon accordo con i dati sperimentali e recenti misure di STM, riportate in letteratura, confermano nei materiali cuprati l’esistenza di zone superconduttive non fluttuanti sopra Tc. La teoria applicata ai materiali della famiglia dell’YBCO ha trovato recentemente conferma anche in cuprati composti del Lantanio suggerendo un carattere generale alla disomogeneita’ in HTSC non ottimamente drogati.
2) nella regione prossima alla transizione superconduttiva (T Gli HTSC sono superconduttori del II tipo: il diagramma di fase nel piano H-T, presenta una zona (regione mista) dove un campo magnetico esterno penetra sotto forma di vortici di corrente (o flussoni) , contenenti un quanto di flusso magnetico, come descritto dalla teoria di Ginsburg - Landau - Abrikosov. In presenza di corrente tali eccitazioni sono sottoposte alla forza di Lorentz e il loro moto provoca effetti dissipativi.
Tuttavia nei materiali contenenti piani Cu-O (YBCO, BSCCO,LSCO) la struttura del diagramma di fase é molto complessa e argomento di indagine teorica e sperimentale di grande attualità. In particolare sembra affetta dalla anisotropia strutturale e delle grandezze caratteristiche, tipica di questi materiali. Lo studio, sia teorico che sperimentale, delle proprietà elettriche di questi sistemi è un buona base di partenza per questo tipo di analisi. Poichè la presenza di flussoni é generalmente associata all’applicazione di un campo magnetico esterno molti risultati sperimentali sono ottenuti in alti campi (dell’ordine di qualche Tesla). Tuttavia fenomeni dissipativi non lineari sono evidenti anche a campo nullo, aprendo la questione sull’origine delle eccitazioni vorticose in queste condizioni.
Misure di caratteristiche I-V su diversi HTSC sono state condotte in assenza di campo magnetico o in presenza di campi molto bassi. Esse sono state interpretate con un modello che prevede la formazione di vortici e antivortici termicamente indotti e prende avvio dalla teoria di Kosterlitz-Thouless. Questa vale per sistemi bidimensionali, e descrive una transizione di fase dovuta alla rottura di coppie di difetti topologici (vortici) generati da fluttuazioni termiche. Nel caso degli HTSC, l’applicabilità del modello é garantita da un lato dalla loro struttura planare, dall’altro dalla particolare influenza delle fluttuazioni termiche, date le alte temperature interessate (si lavora vicino alla temperatura critica). La descrizione dei sistemi reali ha richiesto pero' una estensione della teoria a sistemi quasi bidimensionali e l'introduzione di un accoppiamento Josephson tra i piani CuO nelle equazioni di partenza. Con questa estensione un buon accordo con i risultati sperimentali é stato raggiunto. Inoltre un confronto sperimentale con sistemi non anisotropi, come il KBaBiO3, ha permesso di evidenziare gli effetti dell’anisotropia sulle proprietà di trasporto di questi materiali.
Piu’ recentemente il contributo della corrente applicata sulla dissipazione e’ stato analizzato sia sperimentalmente che teoricamente. Con misure di R=V/I a diverse correnti si e’ evidenziato che, in molti superconduttori planari, il processo dissipativo e’ unico e avviene al di sopra di una temperatura di soglia, dipendente dalla corrente. Infatti le R(T) a diverse I collassano in un’unica curva se riportate in funzione di una temperatura ridotta =(T-T0(I))/(Tm-T0(I)).
Questo risultato ha indotto a riconsiderare la transizione di Kosterlitz-Thouless in presenza di corrente dove il potenziale di accoppiamento vortice - antivortice e’ abbassato da un termine di Lorenzt. In questo modo la corrente favorisce la formazione di coppie vortice-antivortice. Seguendo lo schema di Kosterlizt-Thouless, una procedura di rinormalizzazione del potenziale, ha portato alla definizione di una transizione di fase, tra uno stato in cui i vortici sono accoppiati ad uno in cui i vortici sono liberi, con una temperatura di transizione (T0(I)), dipendente dalla corrente. I risultati ottenuti teoricamente, sia per quanto riguarda la resistenza in funzione della temperatura, che per la dipendenza di T0(I) sono in ottimo accordo con i dati sperimentali e permettono di ipotizzare un diagramma di fase nel piano I-T.

b)diboruro di magnesio (MgB2)
Il meccanismo responsabile della superconduttività in questo composto è una forte interazione elettrone – fonone, dominata dai modi di vibrazione B-B che mostrano una rilevante anarmonicita’. Tale anarmonicita’, insieme alla presenza di due bande che incrociano il livello di Fermi e che danno origine a due gap superconduttive, costituiscono le rilevanti peculiarita’ di MgB2. A campo nullo, le due gap si azzerano alla stessa temperatura critica evidenziando una interazione non nulla tra le due bande.
L’attività di ricerca su questo composto si è articolata in vari piani:
1) Un’indagine sull’origine dell’accoppiamento interbanda e’ condotta considerando un’hamiltoniana per due bande che ibridizzano attraverso un termine di hopping tra i siti. L’anarmonicita’dei fononi coinvolti nel processo e’ tenuta in considerazione da termini al quarto ordine nello spostamento presenti nell’hamiltoniana fononica e di termini quadratici nell’interazione elettrone – fonone. I risultati preliminari di questa analisi sono in qualitativo accordo con i risultati numerici e sperimentali riportati in letteratura.
Gli effetti di sostituzioni chimiche sono attualmente introdotte in questo modello per studiare sia gli effetti di riempimento di banda , sia quelli del disordine sulle caratteristiche fononiche ed elettroniche.
2) Misure di magnetizzazione ad alta risoluzione in funzione del campo magnetico applicato a temperature superiori alla temperatura di transizione sono state effettuate con un magnetometro SQUID su un campione di MgB2 puro. Le curve di magnetizzazione vs. H riflettono la presenza delle due gap e sono state interpretate sviluppando un modello per la paraconducibilità in un superconduttore a due bande esteso per descrivere il diamagnetismo fluttuante. [pub 48]
3) I dettagli del reticolo di vortici sono stati studiati con esperimenti di rotazione dello spin del muone (SR) in campioni di MgB2 drogati con Al. Studiando i momenti secondi del muone in funzione del campo applicato e della concentrazione di Al in un modello di bande non interagenti e in “clean limit” si sono ottenute due lunghezze di scala corrispondenti alle due lunghezze di coerenza. I risultati ottenuti sono in buon accordo con misura di STM sugli stessi sistemi
4) Un particolare codice Monte Carlo è stato messo a punto per studiare i parametri del trasporto in un superconduttore a due bande . Le due bande sono selezionate stocasticamente sulla base delle densità degli stati reali. L’elettrone subisce fenomeni di scattering con il reticolo sia interbanda che intrabanda e con le impurezze. Con questo metodo si studiano le resistività in funzione della temperatura e del riempimento delle singole bande e si valutano l’importanza relativa dei singoli eventi di scattering in modo da investigare il contributo delle singole bande. L’applicazione di questo codice è prevista anche nei composti A15 la cui dipendenza della resistività dalla temperatura non è ancora compresa.
L’attività di ricerca su MgB2 è stata supportata dai programmi di Ricerca di interesse nazionale (PRIN) 2004 e 2006 di cui è stata responsabile locale.

c) pnictidi. Più recentemente ha studiato le fluttuazioni superconduttive analizzando curve di magnetizzazione in campo magnetico sopra Tc. Il diamagnetismo

Molte sono state e sono le collaborazioni con gruppi sia sperimentali che teorici nazionali ed internazionali. Le più significative sono:
• Australian National University di Canberra (Australia)
• Technical Institute of Physics dell'Università di Gdansk (Polonia)
• Laboratorio di Trasporto elettrico e superconduttività: Prof.Paracchini (Parma)
• Laboratorio di Misure magnetiche , Università di Pavia:Prof. Rigamonti (Pavia)
• Laboratorio di misure elettriche e superconduttività , Universidad Federal do Sol di Porto Alegre (Brasile)
• Prof. Andrei Varlamov dell’università di Tor Vergata (Roma)
• Prof. Roberto Iglesias Universidad Federal do Sol di Porto Alegre (Brasile)
• Prof. Miguel Gusmao Universidad Federal do Sol di Porto Alegre (Brasile)
• Prof . Gladys Nieva , Istituto Balseiro, San Carlo de Bariloche (Argentina)

Partecipazione a Scuole o Congressi o Seminari in cui ha presentato contributi:
1. NATO Advanced School on “Mass Transport in Solids” in Lannion (France) (1980)
2. International Conference on Defects in Insulating Crystals, (Riga , May 1981)
3. XVI International Conference On Phenomena in Ionized Gases, (Dusseldorf September 1983)
4. LXIX Congresso Nazionale della Societa’ Italiana di Fisica (Messina, Ottobre 1983)
5. 9thGeneral Conference of the Condensed Matter Division of E.P.S. (Nice, March 1989)
6. International Conference On Modern Aspect of Superconductivity (ICMA-89) (Paris, 1989)
7. 3rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT3) (Genova, 1990)
8. 1st International Conference on “Transport properties of Superconductors” (Rio de Janeiro 1990)
9. X Congresso di Fisica Teorica della Materia (Fai Della Paganella,1991) (invited)
10. 4rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT4) (Parma 1991)
11. International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity High
Temperature Superconductors, (Kanazawa, Japan , July,1991)
12. Beijing Int. Conf. On High Tc Superconductivity (Beijing, China,1992) (invited)
13. 6rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT6) (Riccione,1993)
14. Workshop on “Vortices in Hight Tc Superconductors” satellite of LTXX(Eugene, August 1993)
15. XX International Conference on Low Temperature Physics (LT20) (Eugene, August 1993)
16. 7rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT7) (Torino,1994) (invited)
17. 4th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity High Temperature Superconductors (Grenoble, France,1994)
18. 8rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT8) (Como,1996)
19. NATO Advanced Research Workshop on Fluctuating Phenomena in High Critical Temperature Superconducting Ceramics (Trieste, Italy, 1996) (invited)
20. 5th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity High Temperature Superconductors, (Beijing, China , 1997)
21. 9rd National Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT9) (Ravenna,1998)
22. 10rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT10) (Frascati 2000)
23. INFMeeting (Roma, 2001)
24. 11rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT11) (Vietri sul Mare 2002)
25. INFMeeting (Bari 2002)
26. MS2 Rio & International Conference On Materials and mechanisms of Superconductivity and High temperature Superconductors.(Rio de Janeiro May 25-30 (2003)
27. 12rdNational Meeting on High Temperature Superconductivity (SATT12) (Roma 2002)
28. Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS’2004) (Sitges , Spain, July 11-16,2004)
29. Stripes (Roma 2004)

Lezioni o seminari:
1. Lezioni alla “School on High Temperature Superconductivity” su « Vortex formation and dynamics) tenuta a Vietri Sul Mare (ottobre 1994)
2. Lezioni su «Vortici superconduttivi e loro dinamica» nell’ambito del corso «Seminari di Struttura della Materia» presso il Dottorato di Ricerca In Fisica dell’Universita’ di Pavia (marzo 1995)
3. Seminari su «Formazione e dinamica dei vortici» presso il Dottorato in Fisica dell’Universita’ di Bologna (maggio 1995)
4. Lezioni alla Scuola Nazionale di Superconduttivita’ tenuta a Porto Marghera (maggio 1995)
5. Seminari su «Teoria di Kosterlizt - Thouless» presso il Dottorato in Fisica dell’Universita’ di Bologna (maggio 1996)
6. Seminario su “ Current effects on the Kosterlitz-Thouless transition in HTSC” presso UFRGS a Porto Alegre, (Brazil, febbraio 1998)
7. Seminario su “ Current effects on the Kosterlitz-Thouless transition in HTSC” presso Centro Atomico de Bariloche, (Argentina, febbraio 1998)
8. Two lectures on “Generation and Dynamics of vortices in Superconductors” at the UFRGS (Porto Alegre, Brazil, November 2001)
9. Seminario dal titolo “Vortex State in MgB2” presso l’Universita’ di Bologna (Aprile 2003)
10. Lezioni al Dottorato di Pavia dal Titolo:”Vortici e antivortici: la transizione di Kosterlitz Thouless” (Maggio 2003)
11. Seminario dal titolo “ Introduzione alla teoria di Ginzburg-Landau-Abrikosov” presso l’Università di Pavia (Dicembre 2003)
12. Seminario dal titolo “ Nuovi aspetti della superconduttività: sistemi a due bande” presso il Dottorato di Ricerca In Fisica dell’Universita’ di Pavia (Marzo 2004)

Anno accademico di espletamento: 2018/2019

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