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COLLOQUIUM 16 Febbraio 2017- Ore 16:30 - Matteo Calandra - Magnetism in graphite and high-Tc superconductivity in hydrides: success stories in condensed matter theory

Giovedì, 16 Febbraio, 2017 - 16:30

Luogo: Aula Newton Plesso Fisico

Relatore: Prof. Matteo Calandra   CNRS and Université P. et M. Curie, Paris, France

E-mail organizzatore: raffaella.burioni@unipr.it

 

Abstact: 

Nowadays first principles electronic structure calculations are a

reference in several domains of physics, chemistry, geophysics and

biophysics, as they give access to several spectroscopic properties that

can be directly compared with experimental data. Furthermore, besides

being very helpful to achieve a sound understanding of material

properties, these techniques can also be used to predict new physical

phenomena. I will illustrate some important results along these lines

obtained in my group.

 

I will first consider the case of magnetism in graphite. Common wisdom

tells that magnetism is related to the presence of localized electrons,

like it happens for examples in iron or in oxides with d-orbitals at the

Fermi level. In the past a big effort has been devoted to find magnetism

in graphite or diamond, however with hardly any success. Carbon is

appealing as it is cheap and easily processed. Thus, magnetic carbon

could

lead to low-cost fast-memory devices, logic gates, transistors, and

capacitors for computers, tablets, and hand-held devices.

 

By using theoretical calculations based on density functional theory, I

will show that magnetism does occur in a peculiar kind of graphite,

rhombohedral-stacked multilayer graphene (RSMG).  I will demonstrate

that

RSMG has a unique Raman fingerprint that can be used to identify it in

natural graphite samples. Finally, I will show that the comparison

between

theory, Raman, transport and angular resolved photoemission provide

strong

evidence for the occurrence of a magnetic state [1,2,3].

 

In the second part of my talk I will consider hydrogen-bonded solids.

These solids are very important for biophysics, chemistry and energy

applications. However, they are very difficult to simulate as, due to

the

light mass of the hydrogen atom, anharmonicity and proton quantum

effects

(i.e. the fact that the hydrogen atom has a wavefunction and has to be

treated as a quantum particle) become dominant. For example, in the

high-pressure phases of ice, they determine the degrees of symmetry of

the

hydrogen bond and the critical pressure for the structural transition

between the so-called ice X and ice VIII crystal structures [4].

 

I will show that, in the recently discovered sulfur hydride

superconductor

(H3S) [5], the material with the highest superconducting critical

temperature known on earth (Tc=203 K at 155 GPa), the proton quantum

effects completely determine the high-pressure structural phase diagram

and the behavior of Tc versus pressure [6,7].

 

References:

[1] B. Pamuk et al.  arXiv:1610.03445

[2] D. Pierucci et al. ACS nano   9,  5432 (2015)

[3] Younes et al. Nano Letters 16 , 3710 (2016)

[4] M. Benoit, D. Marx and M. Parrinello, Nature 392, 258 (1998)

[5] Drozdov, A. P. et al., Nature  525, 7567 (2015)

[6] Errea, I. , Calandra, M et al. Nature 532, 7597 (2016)

[7] Errea, I.  Calandra, M. et al. Phys. Rev. Lett. 114, 157004 (2015)

 

 

 

 

 

Pubblicato Martedì, 31 Gennaio, 2017 - 15:56 | ultima modifica Venerdì, 4 Agosto, 2017 - 18:03

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27 marzo, Seminario di Geometria - Prof. Mauro Nacinovich "Varieta` CR compatte omogenee e fibrazione di Hopf generalizzata"

26 marzo, Seminario di Geometria - dott. Patrick Villa ''On the convex hull of non-compact Kählerian coadjoint orbits''

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26 febbraio Seminario di Analisi Numerica: dott.ssa Stéphanie Chaillat-Loseille "A new Analytic Preconditioner for the Fast Multipole accelerated Boundary Element Method in 3-D elastodynamics"

Colloquium del Dipartimento di Matematica e Informatica - Prof. Giuseppe Da Prato "Equazioni ellittiche e paraboliche e equazioni differenziali stocastiche"

12 febbraio - Seminario di Geometria - Prof. Samuele Mongodi "Superfici complesse debolmente complete"

22 Gennaio 2014 - Seminario di Geometria, dott. D. Angella "Formalità di varietà complesse, I"

12 dicembre 2013 seminario di geometria, Prof. Hisashi Kasuya "Flat bundles and Hyper-Hodge decomposition on solvmanifolds"

28 novembre 2013 Seminario di Geometria, Prof. Juha Pohjanpelto Variational Principles for Differential Equation

5 dicembre Seminario di Geometria dott. Tommaso Pacini "Flussi geometrici e calibrazioni"

13 novembre Seminario di Fisica Matematica prof. Niclas Bernhoff "Half-space problem for a non-linear system of ODEs"

12 novembre - seminario di analisi matematica - Dr. Alberto Lanconelli " Convessità e log-concavità sullo spazio di Wiener"

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9 luglio 2013 seminario di probabilità - Prof. Giacomo Aletti "Is the Brownian bridge a good noise model on the circle?"

9 luglio 2013 seminario di geometria - Prof. Francesco Mercuri "Forme intrinsicamente armoniche"

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