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Basta una piccola compressione meccanica per cambiare in modo sorprendente il comportamento magnetico degli altermagneti, una nuova e promettente classe di materiali che da tempo attira l’attenzione dei fisici. La scoperta arriva dai ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory, il laboratorio del Dipartimento dell’Energia statunitense, che grazie a una serie di esperimenti con i neutroni hanno osservato come una semplice pressione riesca a modificare sia le strutture magnetiche sia il movimento degli elettroni all’interno di questi materiali. Un risultato che potrebbe aprire la strada a un’elettronica più veloce, più efficiente sul piano energetico e perfino a nuove tecnologie per il calcolo quantistico.
I risultati sono stati presentati in due studi consecutivi pubblicati su Physical Review X e Advanced Materials. Il messaggio di fondo è piuttosto chiaro. La deformazione meccanica è in grado di influenzare tanto l’organizzazione magnetica quanto il trasporto elettronico e questo offrirebbe un modo diretto e relativamente semplice per controllare materiali che oggi vengono studiati proprio in vista delle tecnologie elettroniche più avanzate.
Perché gli altermagneti contano per l’elettronica del futuro
Una delle applicazioni più interessanti riguarda la spintronica, abbreviazione di elettronica dello spin. L’elettronica tradizionale elabora e conserva le informazioni sfruttando la carica elettrica degli elettroni. La spintronica invece fa un passo in più e sfrutta anche una proprietà nota come spin dell’elettrone, aggiungendo così un ulteriore livello attraverso cui gestire i dati.
Il punto cruciale sta nei materiali. Se gli scienziati riusciranno a individuare e sviluppare quelli adatti, altermagneti compresi, questo approccio potrebbe portare a progressi importanti in settori molto diversi tra loro, dalle comunicazioni wireless fino al calcolo quantistico. Ed è qui che la possibilità di agire sul magnetismo con una semplice pressione diventa particolarmente preziosa.
Lo spiega bene Pengcheng Dai della Rice University, in passato scienziato esperto di neutroni proprio all’ORNL. “Controllando i domini magnetici possiamo influenzare direttamente il comportamento del trasporto e questo apre la porta all’esplorazione di questi materiali per le tecnologie spintroniche”, ha dichiarato il ricercatore.
Una pressione minima e cambiamenti magnetici inattesi
Per capire come la pressione agisca su questi materiali il gruppo dell’ORNL ha preso minuscoli cristalli di tellururo di manganese e di solfuro di ferro, li ha sistemati tra due piastre di titanio e li ha compressi delicatamente. Nulla di spettacolare a prima vista, eppure proprio da questo gesto è emerso qualcosa di nuovo.
Attraverso la diffrazione di neutroni condotta presso la Spallation Neutron Source dell’ORNL, gli scienziati hanno esaminato cosa accadeva alle strutture magnetiche all’interno dei cristalli. Hanno così scoperto che la pressione applicata modificava le popolazioni relative dei domini magnetici, cioè quelle regioni del materiale caratterizzate da una particolare disposizione magnetica. Non solo. La deformazione ha alterato anche un fenomeno elettrico chiamato effetto Hall anomalo, una prova concreta del fatto che la compressione meccanica incideva anche sul comportamento elettrico dei campioni.
Feng Ye, scienziato dell’ORNL esperto di neutroni e coautore di entrambe le pubblicazioni, non nasconde l’entusiasmo. “La cosa entusiasmante è che una sola idea sperimentale creativa, una piccola compressione tra due piastre, possa rivelare un comportamento magnetico del tutto nuovo e far avanzare il settore. E la diffusione di neutroni gioca un ruolo fondamentale perché mostra il cambiamento del magnetismo che avviene in profondità”, ha spiegato.
I risultati dimostrano come un esperimento relativamente semplice possa svelare nuovi modi per manipolare i materiali magnetici, offrendo potenzialmente ai ricercatori i mattoni su cui costruire i futuri dispositivi spintronici. La Spallation Neutron Source dell’ORNL è una struttura dell’Office of Science del Dipartimento dell’Energia aperta alla comunità scientifica.
Fonte: TecnoAndroid