La scoperta di una fase superconduttiva non convenzionale con un temperatura critica poco superiore a 1K nel composto Sr2RuO4 della serie di Ruddlesen-Popper Srn+1RunO3n+1,  ha suscitato grande interesse per le sue proprietà elettroniche, magnetiche e di trasporto. In relazione a questo sistema, si è calcolata la struttura elettronica, mediante un approccio che contiene la teoria di Huckel e la LCAO (tight binding approximation), riproducendo con buon accordo i risultati degli esperimenti di de Haas Van Alphen e fotoemissione con risoluzione in angolo (ARPES). La conoscenza della struttura elettronica ha permesso di analizzare le proprietà di trasporto mediante l'equazione di Boltzmann. In particolare, lo studio della resistività, del coefficiente di Hall e della magnetoresistenza in piano hanno permesso di ottenere la caratterizzazione dei tempi di scattering tra gli elettroni e/o lacune negli orbitali t2g. Mediante la tecnica di diagonalizzazione esatta (Lanczos), si è analizzato il comportamento delle correlazioni di spin nei piani RuO2. Si sono osservate fluttuazioni ferromagnetiche, e per piccole variazioni della larghezza di banda (controllata dal valore degli hopping efficaci tra gli ioni rutenio e gli ossigeni) si è mostrato che il sistema diventa isolante con un momento magnetico locale sullo ione rutenio, corrispondente ad una configurazione di spin 1. Questo risultato è in accordo con l'osservazione di una transizione metallo-isolante con formazione di un momento magnetico locale quando lo ione Ru è sostituito con uno ione di pari valenza ma di dimensione più grande come lo ione Ir. Le proprietà magnetiche di questo composto hanno caratteristiche molto interessanti. Misure di suscettività hanno rilevato un comportamento magnetico anisotropo per gli elettroni nell'orbitale dxy e negli orbitali (dxz,dyz). In particolare, mentre la suscettività negli orbitali z e' sempre di tipo Pauli, il comportamento della suscettività con simmetria xy presenta un crossover da un andamento di tipo Pauli ad un andamento di tipo Curie. Abbiamo studiato questo comportamento insieme a quello anomalo della resistività in piano e del tempo di rilassamento nucleare, considerando le correzioni ad uno stato di tipo liquido di Fermi dovute a fluttuazioni ferromagnetiche di spin (cioè nel punto gamma della zona di Brillouin magnetica). Un'ulteriore analisi microscopica condotta su clusters di piccola dimensione ha mostrato che l'origine di queste fluttuazioni ferromagnetiche puo' essere compresa come conseguenza degli effetti del campo cristallino, responsabile del crossover da 3d a 2d ovvero da ferromagnete nel composto cubico SrRuO3 a paramagnete nel composto Sr2RuO4 a simmetria tetragonale.

La scoperta di materiali ferromagnetici che sono anche superconduttori ha rinnovato l'interesse per due fenomeni fisici che erano ritenuti incompatibili. L'origine della competizione e' da ricercare nella interazione quanto-meccanica tra gli spin degli elettroni ed i momenti magnetici atomici. Al di sotto della temperatura critica, questa interazione di scambio tende ad allineare gli spin delle coppie di Cooper e dunque pone limiti stringenti sulla esistenza della superconduttività. Tuttavia vi sono molti risultati sperimentali che hanno mostrato in modo sorprendente come ferromagnetismo e superconduttività possano coesistere in alcuni composti a fermioni pesanti e di terre rare. Tutti questi composti contengono ioni con orbitali 4f e 5f molto localizzati che interagiscono con gli elettroni della banda di conduzione. Recentemente, la classe degli ossidi rutenati è stata al centro di un lavoro considerevole per le interessanti proprietà superconduttive e magnetiche. Alcuni esempi sono i composti RE1.4Ce0.6Sr2RuCu2O10 (RE = Gd, Eu) e GdSr2RuCu2O8. Questi materiali si ordinano magneticamente attorno a Tm=80K and 122K, rispettivamente. Il composto parente, GdSr2RuCu2O8, che mostra un ordine magnetico simile e una temperatura di transizione superconduttiva (Tm=133K e Tc di circa 46K), è stato studiato più ampiamente e fornisce un esempio aggiuntivo relativamente al fenomeno della coesistenza di ferromagnetismo e superconduttività. In questo sistema ibrido tanto i piani CuO quanto quelli di RuO formano delle sequenze planari quadrate simili che si accoppiano attraverso gli orbitali degli ossigeni apicali in modo tale da permettere la coesistenza di ordini mutuamente escludentesi a lungo range. In questo ambito abbiamo preliminarmente analizzato il diagramma di fase in funzione dell'accoppiamento tra i piani CuO e RuO e la natura della transizione magnetica mediante un approccio che considera le correzioni di fluttuazioni di spin al momento magnetico locale.

 

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