Presentazione ricerca

La mia ricerca è attualmente incentrata sugli stati topologici della materia, ovvero isolanti topologici e superconduttori topologici, e in particolare:

• Superconduttori topologici realizzati in nanostrutture a bassa dimensionalità, ad esempio nanofili o gas bidimensionali con accoppiamento spin-orbita, e in particolare sulle evidenze sperimentali delle transizioni di fase topologiche in questi sistemi. Ad oggi, l'evidenza sperimentale della superconduttività topologica è stata ottenuta misurando il picco di conduttanza a zero-bias mediante spettroscopia tunneling. Abbiamo proposto un metodo sperimentale[2] alternativo e complementare per rilevare le transizioni di fase topologiche in questi sistemi. Abbiamo dimostrato infatti che per un sistema finito che rompe la simmetria di inversione temporale, le eventuali discontinuità nella relazione corrente-fase della corrente Josephson corrispondono alla presenza di modi a zero energia e alla variazione della parità fermionica dello stato fondamentale. Tali discontinuità possono essere rivelate sperimentalmente dalla caratteristica dipendenza della corrente dalla temperatura, e possono essere correlate alla presenza di una corrente anomala a zero fase;
  
  
  
• Trasporto quantistico in pompe di carica topologicamente non-triviali. Queste pompe di carica possono essere realizzate in eterostrutture di van der Waals, superreticoli di Moirè o nanofili in presenza di una perturbazione periodica. Questi sistemi sono caratterizzati da uno spettro di energia frattale, nota come farfalla Hofstadter, e possiedono uno spazio delle fasi topologicamente non-triviale, in cui l'invariante topologico coincide con la carica quantizzata pompata ad ogni ciclo. Questa quantizzazione è analoga all'effetto Hall quantistico. La carica trasferita in una frazione del periodo di pompaggio è invece generalmente non quantizzata. Abbiamo dimostrato[3] invece che, in presenza di simmetrie specifiche nello spazio dei parametri, la carica trasferita durante frazioni ben definite del periodo di pompaggio è quantizzata in frazioni intere del numero di Chern;
  
  
  
  
  
  
• Superconduttività di tripletto in eterostrutture superconduttore/ferromagnete, con una particolare attenzione all'l'interazione tra magnetismo e superconduttività.
  
  

  Inoltre mi sono occupato della possibilità di determinare mediante spettroscopia RIXS (resonant inelastic x-ray scattering) la simmetria del parametro d'ordine superconduttivo in superconduttori non convenzionali (in particolare cuprati e pnictidi).
  
  

Gruppo di Ricerca:

Publicazioni

[1] “Competition between intrinsic and extrinsic effects in the quenching of the superconducting state in Fe(Se,Te) thin films”, Antonio Leo, Pasquale Marra, Gaia Grimaldi, Roberta Citro, Shrikant Kawale, Emilio Bellingeri, Carlo Ferdeghini, Sandro Pace, and Angela Nigro, arXiv:1510.05662 (2015), accepted for publication in Physical Review B;

[2] “Signatures of topological phase transitions in Josephson current-phase discontinuities”, Pasquale Marra, Roberta Citro, and Alessandro Braggio, arXiv:1508.01799 (2015), currently under review at Physical Review Letters;

[3] “Fractional quantization of the topological charge pumping in a one-dimensional superlattice”, Pasquale Marra, Roberta Citro, and Carmine Ortix, Phys. Rev. B 91, 125411 (2015), arXiv:1408.4457;

[4] “Theoretical approach to resonant inelastic x-ray scattering in iron-based superconductors at the energy scale of the superconducting gap”, Pasquale Marra, Steffen Sykora, and Jeroen van den Brink, arXiv:1405.5556 (2014);

[5] “Resonant inelastic x-ray scattering as a probe of the phase and excitations of the order parameter of superconductors”, Pasquale Marra, Steffen Sykora, Krzysztof Wohlfeld, and Jeroen van den Brink, Phys. Rev. Lett. 110, 117005 (2013), arXiv:1212.0112;

[6] “Unraveling orbital correlations with magnetic resonant inelastic x-ray scattering”, Pasquale Marra, Krzysztof Wohlfeld, and Jeroen van den Brink, Phys. Rev. Lett. 109, 117401 (2012), arXiv:1205.4940;

[7] “Fingerprints of orbital physics in magnetic resonant inelastic x-ray scattering”, Pasquale Marra, AIP Conf. Proc. 1485, 297 (2012), arXiv:1302.5028;

[8] “Paraconductivity of the K-doped SrFe2 As2 superconductor”, Pasquale Marra, Angela Nigro, Zheng Li, Gen-Fu Chen, Nan-Lin Wang, Jian-Lin Luo, and Canio Noce, New J. Phys. 14, 043001 (2012), arXiv:1203.6592;

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Progetti