Università di Firenze: esperimento innovativo su nanostrutture molecolari

Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics

A Firenze si inaugura il Centro Nazionale di Studi Avanzati per la Fisica teorica


Forse costituiranno le memorie nei nanodispositivi del futuro o gli elementi di base dei computer quantistici, ma prima dobbiamo capire come funzionano e che prestazioni hanno quando vengono depositate su superfici conduttive. Sono le molecole magnetiche e il loro comportamento a contatto con una superficie conduttiva il focus dell’esperimento coordinato da Roberta Sessoli ed effettuato con tecnologie non convenzionali dal team di ricercatori dei Dipartimenti di Chimica e di Fisica dell’Università di Firenze, in collaborazione con Andrea Cornia, dell’Università di Modena e Reggio Emilia, e con i colleghi dell’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble – ESFR. Ne dà conto un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications (“Mössbauer spectroscopy of a monolayer of single molecule magnets”, doi: 10.1038/s41467-018-02840-w). I ricercatori sono riusciti a individuare importanti modifiche alla struttura geometrica ed elettronica della molecola quando questa si auto-organizza su una superficie di oro formando un film bidimensionale. “Le funzioni e le prestazioni di materiali e dispositivi, soprattutto quelli che si basano su nanostrutture, dipendono fortemente dalle caratteristiche delle interfacce di contatto fra i vari materiali che costituiscono le nanoarchitetture funzionali – spiega Roberta Sessoli, ordinario di Chimica generale ed inorganica dell'Università di Firenze – Un esempio sono le molecole magnetiche su superfici conduttive, su cui si concentra l’interesse per le applicazioni nella spintronica molecolare e nelle tecnologie quantistiche dell’informazione”. I ricercatori hanno impiegato per la prima volta la spettroscopia Mössbauer ad alta sensibilità basata sull’utilizzo di raggi gamma prodotti con il sincrotrone ESFR per studiare il comportamento di una molecola quando viene depositata su una superficie di oro. “Alcuni studi teorici avevano predetto questi effetti – spiega ancora la ricercatrice – ma nessuna delle tecniche usate fino ad adesso era riuscita a rilevare queste variazioni, rese invece visibili grazie a questa nuova metodologia di indagine, dalle prestazioni uniche al mondo, applicata per la prima volta a nanostrutture molecolari di questo tipo”. “Le potenzialità di sviluppo di questo approccio – commenta Sessoli – sono enormi e permetteranno presto di studiare nuovi materiali ibridi contenenti nuclei Mössbauer attivi, primo fra tutti il ferro, e comprendere altri fenomeni che avvengono su scala nanometrica tra materiali diversi”.

Il Galileo Galilei Institute (GGI), istituto d’eccellenza per l’alta formazione in Fisica teorica diventa Centro Nazionale di Studi Avanzati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, in partnership con l’Università di Firenze. L’evento è stato festeggiato oggi in una cerimonia nella sede di Arcetri, alla presenza della comunità scientifica e delle istituzioni, nell'anniversario della nascita di Galileo Galilei a cui è intitolato il centro che ogni anno ospita centinaia di scienziati provenienti da tutto il mondo. Con sede sul colle di Arcetri, luogo storico della fisica e dell’astronomia fiorentine, il GGI è il primo istituto europeo dedicato alla fisica teorica delle interazioni fondamentali ed è stato fondato con lo scopo di organizzare e ospitare workshop di livello avanzato. Nato per iniziativa di Giuseppe Marchesini e di altri fisici teorici e realizzato grazie alla collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l’Università di Firenze, dal 2006 il GGI ha ospitato oltre 5000 scienziati provenienti da ogni parte del mondo. Il GGI organizza quattro scuole di dottorato, di 2-3 settimane ciascuna, dedicate alla Teoria delle stringhe, alla Fisica teorica delle particelle elementari, alla Fisica teorica nucleare e alla Teoria dei campi e Meccanica statistica, a cui si aggiungerà, nel 2019, una scuola di Cosmologia e astroparticelle. Per le sue attività il Centro può contare anche su un finanziamento di circa 600.000 euro da parte della Fondazione statunitense Simons che ha sostenuto un progetto di cinque anni con l’obiettivo di favorire e supportare la presenza, presso l'Istituto, di scienziati di fama internazionale e di giovani ricercatori. Con il Centro Nazionale GGI viene istituita la “Medaglia Galileo”, premio che sarà assegnato per la prima volta nel 2019 a ricercatori che hanno dato contributi particolarmente rilevanti al progresso della ricerca in Fisica teorica. In Toscana l’INFN è presente con le sezioni di Firenze e Pisa e con l’esperimento Virgo ospitato dal consorzio italo-francese EGO a Cascina (Pisa). La Sezione di Firenze ha sede presso il Polo Scientifico e Tecnologico di Sesto Fiorentino e svolge un ruolo di primo piano in fisica degli acceleratori, fisica dei raggi cosmici, fisica nucleare e fisica teorica. Dal 2003 è attivo il Laboratorio di Tecniche nucleari per i Beni culturali e l’ambiente (LABEC).

Redazione Nove da Firenze