cgranata

L’attività di ricerca di Carmine Granata (C.G.) è prevalentemente rivolta agli aspetti teorici/sperimentali di giunzioni Josephson e dispositivi SQUID, realizzati con superconduttori a bassa temperatura di transizione.

Di seguito vengono evidenziati alcuni risultati ritenuti da C.G. particolarmente significativi:

Gli aspetti teorici sono stati rivolti essenzialmente allo studio del rumore bianco dei suddetti dispositivi mediante risoluzione numerica di equazioni differenziali non lineari contenenti termini stocastici legati al rumore.  In particolare è stata sviluppata una teoria del rumore (C. Granata et al. Phys. Rev. B84 2011) in dispostivi SQUID in cui la relazione corrente critica vs fase della funzione d’onda macroscopica non è sinusoidale ma derivante da un sistema accoppiato di equazioni integro-differenziali e con un rumore termico (Johnson) dovuto agli elementi resistivi e rappresentato tramite distribuzione gaussiana.

E’ stata inoltre sviluppato una tecnica di analisi dati che fornisce la densità la spettrale del rumore in corrente calcolando la trasformata di Fourier discreta della corrente Josephson in funzione del tempo (C. Granata et al. Phys. Rev. B83 2011).  

Sempre in ambito teorico è stata fatto uno studio dettagliato della risposta di nano-sensori quantistici in funzione della posizione e del numero di dipoli magnetici all'interno dell'area di cattura del sensore tramite risoluzione numerica ed analitica di integrali curvilinei e di superficie (C. Granata et al. J. Appl. Phys. 2009).

Nell’ambito delle applicazioni, va inoltre menzionato la progettazione e la realizzazione di dispositivi SQUID ad alta risoluzione spaziale per applicazioni in microscopia magnetica. Tali dispositivi sono stati utilizzati in due microscopi magnetici operanti presso la sezione di Genova dell’INFN e l’Università dell’ Illinois-Urbana-USA. Il microscopio magneticode ll’Università dell’ Illinois-Urbana è stato impiegato per lo studio relativo ad array di giunzioni superconduttive tipo p  producendo soddisfacenti risultati (S.M. Frolov et al. Nature Physics 2008).

Nel contesto delle applicazione di sensoristica SQUID per la Fisica di base, C.G. si è occupato della progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di dispositivi Josephson contenente sia dc-SQUID che rf-SQUID per misure di coerenza quantistica macroscopica e per eventuali applicazioni come quantum bit elementare (C. Granata et al.  Appl. Phys. Lett. 2002, V. Corato et al. Phys. Rev. B 2003 e 2004). In tale ambito va inoltre menzionato la realizzazione di un trasformatore di flusso superconduttore on/off ottenuto inserendo all’interno dello stesso un interferometro superconduttore verticale pilotato da un bobina verticale integrata sullo stesso dispositivo (C.Granata, et al. Appl. Phys. Lett. 2005).

Infine nel contesto di sensori SQUID per applicazioni su scala nanometrica, C.G. si è occupato della realizzazione di nano-SQUIDs aventi un area di cattura di flusso di 0.04 µm² e una sensibilità in flusso di poche decine di magnetoni di Bohr, paragonabile ai migliori risultati ottenuti a livello internazionale (C. Granata et al. Nanotechnology 2008, Appl. Phys. Lett. 2009, e 2013) I suddetti nanoSQUIDs sono stati impiegati in applicazioni di nanomagnetismo (C. Granata et al. Eureopean Physical Journal 2013 e IEEE transactions on Applied Superconductivity 2013).  Nel contesto dei suddetti nanodispositivi quantistici, il sottoscritto ha contribuito con invited talks a diverse conferenze conferenze internazionali e ha scritto una review dettagliata sulla prestigiosa rivista Phycis Reports (C. Granata e A. Vettoliere, Phys. Rep. 2016).