Modern tools for X-ray spectroscopy simulations and data analysis applied to strongly correlated systems

Strongly correlated systems exhibit many exotic properties due to a strong Coulomb interaction among electrons. Several models try to describe these phenomena, but a complete theory taking into account all possible interactions has not been completed yet. Thus, further studies are needed to verify the correctness of models and uncover the physics still unexplained. X-ray absorption and Resonant Inelastic X-ray Scattering performed with synchrotron radiation are valid techniques to investigate strongly correlated materials. Some studies about intermediate valence in heavy fermion compounds reported disagreements with the theory, while others reported successful spectra simulation on strongly correlated oxides. In this thesis work, Multivariate Curve Resolution methods are employed as a tool to investigate intermediate valence in intermetallic ternary compounds based on Yb and Ce. In addition, starting from Density Functional Theory calculations, parametric spectra simulations of X-ray absorption and Resonant Inelastic X-ray Scattering performed on NiO and MnO are tested. The data analysis and spectra simulation methodologies presented and tested can be useful tools to better understand experimental results and shed some light on the theoretical models.

La forte interazione Coulombiana tra elettroni genera proprietà interessanti all'interno di materiali fortemente correlati. Diversi sono i modelli che cercano di descrivere tali fenomeni, tuttavia non è stato ancora sviluppato un modello tenente conto di tutti i possibili tipi di interazioni presenti. Perciò sono necessari ulteriori studi per verificare la correttezza dei modelli e svelare fenomeni ancora inspiegabili. Le tecniche di X-ray Absorption e di Resonant Inelastic X-ray Scattering utilizzate con luce di sincrotrone sono valide sonde per investigare i materiali fortemente correlati. Alcuni studi riguardo la presenza di una valenza intermedia in composti a fermione pesante hanno mostrato alcune discordanze con i modelli teorici; mentre altri hanno riportato simulazioni di spettri su ossidi fortemente correlati con successo. In questo lavoro di tesi, metodi di Multivariate Curve Resolution sono utilizzati come strumento per investigare la presenza di una valenza intermedia in composti ternari intermetallici basati su Yb e Ce. Inoltre, partendo da calcoli di Density Functional Theory, sono testate simulazioni parametriche di spettri X-ray Absorption e Resonant Inelastic X-ray Scattering su NiO e MnO. Le metodologie di analisi dei dati e simulazioni di spettri presentati e testati possono essere utili strumenti per comprendere meglio i risultati sperimentali e indagare sulla correttezza dei modelli teorici.