Bachelor theses
PROPOSTA 1
Titolo: Realizzazione di un sistema di misura delle proprietà magneto-ottiche di materiali con luce a singoli fotoni
Luogo: Laboratorio Laser
Descrizione:
La tesi si focalizza sull’applicazione dell’effetto Kerr magneto-ottico (MOKE) utilizzando sorgenti laser attenuate al livello di singolo fotone per studiare la magnetizzazione di campioni magnetici. L’obiettivo principale è progettare e realizzare un sistema di misura basato su singoli fotoni, combinato con una rilevazione bilanciata ad altissima sensibilità, sfruttando fotodiodi a valanga in silicio a basso rumore accoppiati in fibra ottica.
L’attività prevede l’analisi dettagliata delle prestazioni del sistema, con particolare attenzione al rapporto segnale/rumore (SNR). I risultati ottenuti saranno confrontati con quelli di un sistema MOKE “classico”, al fine di valutare i vantaggi e le limitazioni dell’approccio a singolo fotone per la caratterizzazione di materiali magnetici.
PROPOSTA 2
Titolo: Caratterizzazione delle proprietà magneto-ottiche di campioni di YIG
Luogo: Laboratorio Laser
Descrizione:
La tesi si propone di utilizzare l’effetto Kerr magneto-ottico (MOKE) in riflessione e l’effetto Faraday in trasmissione per caratterizzare campioni di Yttrium Iron Garnet (YIG), un materiale di grande interesse per le sue proprietà magnetiche. Questo studio si colloca all’interno del progetto SPIN (Supporting Principal Investigator 2024-2026), che mira a sviluppare approcci innovativi per l’analisi di materiali avanzati.
L’obiettivo della tesi è determinare parametri fondamentali del campione, come la magnetizzazione e le costanti magneto-ottiche, utilizzando tecniche di misura ottimizzate. I risultati contribuiranno a supportare studi successivi dedicati allo studio di fenomeni magnetici ultraveloci, sfruttando la generazione di armoniche di ordine elevato (High-Harmonic Generation) per indagare dinamiche magnetiche su scale temporali estremamente ridotte.
PROPOSTA 3
Titolo: Caratterizzazione e simulazione di antenne plasmoniche terahertz su substrati flessibili
Luogo: Laboratorio Laser e Laboratorio Elettronica
Descrizione: La tesi si concentra sulla caratterizzazione e simulazione di antenne plasmoniche in oro operanti a frequenze terahertz (THz = 1012 Hz), realizzate su substrati flessibili. Questo lavoro, sviluppato in collaborazione con il prof. Salvatore (gruppo LION), ha come obiettivo principale il design e lo sviluppo di metasuperfici THz innovative edibili. Le metasuperfici progettate potranno essere impiegate per applicazioni di monitoraggio non distruttivo e senza contatto della qualità del packaging alimentare. L’attività prevede l’analisi delle proprietà dei substrati di chitosano, kapton, e semicondutttori con impulsi THz per estrane le proprietà dielettriche. Si realizzeranno simulazioni numerica del comportamento delle antenne, e la verifica sperimentale delle prestazioni di prototipi realizzati su substrati flessibili.
PROPOSTA 4
Titolo: Studio di fattibilità per comunicazioni subacquee e sensori di prossimità ottici
Luogo: Azienda Saipem
Descrizione (da definire con Saipem): La tesi, sviluppata in collaborazione con Saipem, si concentra sullo studio di fattibilità preliminare per la progettazione di sistemi di comunicazione subacquea e sensori di prossimità basati su tecnologie ottiche. L’obiettivo principale è investigare soluzioni innovative in grado di rilevare distanze con un’accuratezza inferiore al centimetro su distanze di pochi metri.
L’attività comprende una ricerca approfondita sia bibliografica che di mercato per analizzare lo stato dell’arte e identificare le tecnologie più promettenti. Inoltre, verranno proposte possibili implementazioni pratiche, valutandone la compatibilità con le esigenze applicative e le condizioni operative subacquee. Questa tesi offre un’opportunità unica di lavorare su tecnologie avanzate con rilevanti applicazioni industriali.
PROPOSTA 5
Titolo: Analisi delle eccitazioni nei cuprati superconduttori ad alta temperatura critica tramite spettroscopia RIXS
Luogo: Remoto (analisi dati e modellizzazione al computer)
Descrizione: I materiali quantistici rappresentano uno dei campi più affascinanti e complessi della fisica contemporanea. Tra questi, i superconduttori a base di cuprati, come l’YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide), hanno attirato grande interesse per la loro capacità di condurre elettricità senza resistenza a temperature relativamente elevate.
Questa tesi introduce lo studente al mondo dei quantum materials, con un focus sulle spettroscopie avanzate utilizzate per esplorarne le proprietà fondamentali. L’obiettivo principale sarà l’analisi di dati provenienti da esperimenti di Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS), una tecnica di scattering che combina caratteristiche di spettroscopia e diffrazione per investigare le eccitazioni elettroniche, di reticolo, magnetiche e orbitali presenti in materiali complessi come i cuprati.
L’attività consisterà nel:
1) Isolare e distinguere le diverse componenti degli spettri RIXS misurati su film sottili di YBCO.
2) Identificare e caratterizzare le eccitazioni fondamentali che determinano le proprieta’ di questi materiali,
3) Confrontare i risultati con modelli teorici esistenti, contribuendo alla comprensione di uno dei sistemi più complessi e meno compresi della fisica dei materiali.
PROPOSTA 6
Titolo: Boltzmann sampling in quantum annealers
Luogo: Remoto (programmazione e analisi dati, in collaborazione con Max Planck Institute a Dresda)
Descrizione: La tesi si focalizza sull’utilizzo di annealer quantistici per effettuare esperimenti su sistemi Ising ordinati (ferromagnetici) o disordinati (vetri di spin). L’obiettivo principale consiste nel testare la validità di questi sistemi come Boltzmann samplers, e di comparare la performance con algoritmi classici.
L’attivita’ prevede in prima istanza di acquisire le conoscenze necessarie ad operare in remoto i quantum annealers prodotti da D-Wave tramite una SDK in python, per iniziare sin da subito ad effettuare i primi esperimenti e provare un eventuale vantaggio rispetto a controparti classiche. Nella seconda fase, si valuteranno possibili applicazioni per problemi fondamentali in meccanica statistica o interdisciplinari (per alcuni esempi si veda https://www.dwavesys.com/learn/featured-applications/).