Gli scienziati hanno osservato per la prima volta un nuovo tipo di magnetismo all’interno di un cristallo creato in laboratorio, promettendo miglioramenti nell’efficienza e nella velocità dell’elettronica, oltre ad aprire nuove aree di esplorazione nella fisica fondamentale.
Basandosi su precedenti previsioni teoriche, il team internazionale di ricercatori dietro questa scoperta ha rilevato quello che è noto come p-wave magnetism nel nichel ioduro (NiI2), un cristallo bidimensionale con le proprietà precise necessarie per far emergere questo tipo di magnetismo. “Era un’idea completamente nuova all’epoca, e abbiamo deciso di testarla sperimentalmente perché ci siamo resi conto che il nichel ioduro era un buon candidato per mostrare questo tipo di effetto p-wave magnetico,” afferma il fisico del MIT Riccardo Comin.
In un magnete tipico, gli elettroni tendono a condividere un allineamento di una proprietà nota come spin, il che significa che le loro minuscole bussole puntano tutte nella stessa direzione, costruendo i loro campi magnetici. Nei materiali noti come antiferromagneti, questi spin si allineano per annullarsi perfettamente su scala macroscopica.
Il p-wave magnetism combina il ferromagnetismo convenzionale con l’antiferromagnetismo in un modo unico che dà origine a spirali specchiate di vari stati di spin che annullano il magnetismo su larga scala. Sottilissime scaglie di nichel ioduro prodotte in un forno ad alta temperatura hanno permesso agli elettroni di ruotare in direzioni diverse in base ai campi nei loro immediati dintorni.
Illuminando il materiale con luce polarizzata (che oscilla come un cavatappi piuttosto che salire e scendere nel più convenzionale schema ondulatorio), i ricercatori hanno rivelato configurazioni a spirale tra gli spin degli elettroni. Oltre a osservare la nuova forma di magnetismo, i ricercatori sono stati anche in grado di controllarla, regolando il suo stato di spin e le sue proprietà utilizzando un piccolo campo elettrico.
“Abbiamo dimostrato che questa nuova forma di magnetismo può essere manipolata elettricamente,” afferma il fisico Qian Song del Massachusetts Institute of Technology (MIT). “Questa scoperta apre la strada a una nuova classe di dispositivi di memoria magnetica ultraveloci, compatti, efficienti dal punto di vista energetico e non volatili.”
Il risultato finale è che gli spin degli elettroni possono teoricamente essere commutati in modo complesso e controllabile, consentendo potenziali usi nel campo emergente della spintronica; un mezzo per utilizzare gli spin degli elettroni per memorizzare memoria, calcolare o spostare energia. È un’altra dimostrazione delle possibilità di tipi non convenzionali di magnetismo, oltre ai classici aghi delle bussole e sistemi di altoparlanti, potenzialmente portando a nuove classi di materiali.
Le applicazioni pratiche di questa tecnologia sono ancora lontane, ma alla fine potrebbero portare a chip di memoria più densi, veloci ed efficienti, con l’uso di energia che continua a essere una preoccupazione con l’ascesa dell’intelligenza artificiale. Al momento, un sistema come questo richiede una calibrazione accurata e condizioni di laboratorio speciali, ma c’è molto potenziale per il futuro.
Fonte: Science Alert
