1/1/2020 - 31/12/2022
El presente proyecto se propone aplicar diferentes herramientas teóricas de la teoría de la información, magnetismo cuántico y plásmónica, junto con técnicas de simulación de primeros principios y métodos Monte Carlo, para el modelado de propiedades magnéticas y ópticas exóticas correspondientes a materiales recientemente sintetizados. Uno de estos materiales, el BI3Mn4O12(NO3), ha despertado interés debido a que existe evidencia experimental de que sus átomos magnéticos formarían redes de espines frustrados de baja dimensión, tipo panal de abejas. Esto sugiere que este material debería presentar un rico diagrama de fases a bajas temperaturas, donde las propiedades cuánticas asociadas a sus grados de libertad magnéticos se pondrían de manifiesto. Sin embargo, el modelo que mejor representa a este sistema se encuentra en debate, ya que no se han podido determinar aún cuales son sus acoplamientos relevantes, limitando así el poder predictivo de los modelos presentes.Otro sistema que ha despertado gran interés en los últimos años es el de los Centros de Nitrogeno-Vacancia (NVC) en cristales y nanocristales de diamante. Estos sistemas presentan el fenómeno de fluorescencia dependiente del estado de espín, lo que permite el control coherente de su grado de libertad magnético mediante técnicas magnetoópticas. Se ha propuesto que esta propiedad sería la base de diferentes aplicaciones tecnológicas como el sensado de parámetros mecánicos, térmicos y electromagnéticos en el entorno atómico, con aplicaciones a la medicina y ciencia de materiales. Otras posibles aplicaciones de estos sistemas serían como fuentes deterministas de fotones individuales, de aplicación en tecnologías de comunicaciones basadas en óptica cuántica, y como intermediarios para el control de otros sistemas magnéticos en la vecindad del defecto, lo que tendría aplicaciones en computación cuántica y la implementación de simulaciones cuánticas eficientes. En ambos casos, el éxito del modelado de la dinámica del defecto acoplado con su entorno depende de la adecuada descripción de los grados de libertad del entorno. Una parte importante del presente proyecto estará enfocada en este problema.