Una scoperta recente dell’Università di Kiel e Amburgo ha dimostrato per la prima volta sperimentalmente che il magnetismo può controllare il movimento di singoli atomi su superfici metalliche antiferromagnetiche.
Questa ricerca, pubblicata su Nature Communications, potrebbe aprire la strada a straordinarie applicazioni per la nanotecnologia, soprattutto per quanto riguarda lo storage dei dati e nello sviluppo di materiali avanzati. L’esperimento, condotto a temperature vicine allo zero assoluto (4 K), ha coinvolto atomi di cobalto, rodio e iridio depositati su un sottile strato di manganese su renio. Gli scienziati hanno utilizzato un microscopio a effetto tunnel per traslare un impulso di tensione locale sui singoli atomi. Invece di muoversi in modo casuale, gli atomi hanno risposto all’orientamento del campo magnetico della superficie, spostandosi lungo precise file magnetiche.
Secondo il professor Stefan Heinze, queste misurazioni invalidano l’ipotesi che il movimento atomico su superfici perfettamente simmetriche sia casuale. La simulazione quantistica condotta insieme al dottor Soumyajyoti Haldar ha confermato che il legame magnetico tra l’atomo e la struttura sottostante indirizza il percorso con minore energia se il movimento è parallelo al campo.
Scoperta rivoluzionaria per le nanotecnologie, il ruolo del magnetismo con gli atomi
Questo controllo diretto a livello atomico apre la possibile realizzazione di memorie ultra compatte, in cui ogni atomo rappresenta un bit, e di circuiti quantistici dove il percorso dei bit è gestito con precisione senza l’ausilio di movimenti meccanici o correnti. Inoltre, l’approfondimento della relazione tra magnetismo e movimento atomico potrebbe portare a materiali con proprietà su misura, ottenute strutturando la superficie a livello nanometrico.
Rimangono alcune sfide nella produzione industriale di questi sistemi: nonostante la robustezza dimostrata in laboratorio, portare questa tecnologia su scala richiederà lo sviluppo di ambienti stabili a bassa temperatura e strumenti di manipolazione atomica su larga scala. Tuttavia, aziende come IBM stanno già sperimentando materiali 2D come MoS₂ e grafene per integrare questi fenomeni nei futuri circuiti e nello storage ad alta densità. Dunque, il controllo del movimento atomico tramite magnetismo rappresenta un salto concettuale: non più atomi che fluttuano casualmente, ma pedine che si muovono dove previsto. Il futuro della nanoelettronica, delle memorie quantistiche e dei nuovi materiali.