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Quando si parla del futuro dell’elettronica, c’è un concetto che torna sempre più spesso: dispositivi velocissimi, capaci di consumare pochissima energia. Ma per arrivarci, servono idee nuove. E qui entra in gioco la spintronica, una branca della fisica che guarda oltre la semplice carica elettrica degli elettroni. Invece di concentrarsi su “quanto” si muovono, si concentra su come ruotano. È tutto legato a una loro proprietà quantistica chiamata “spin”. Lo spin in azione: il grafene può rivoluzionare l’elettronica Fin qui sembra fantascienza, e in parte lo è. Ma il problema principale, finora, è stato molto pratico: controllare questi spin non è semplice, e farlo in materiali promettenti come il grafene sembrava quasi impossibile senza usare pesanti campi magnetici. Troppo ingombranti, troppo poco pratici per qualcosa che dovrebbe stare su un chip minuscolo. Poi, qualcosa è cambiato. Un gruppo di ricercatori della TU Delft, nei Paesi Bassi, ha avuto un’idea brillante: invece di forzare il grafene, hanno deciso di metterlo “in buona compagnia”. Hanno posato un singolo strato di questo materiale ultrasottile su un altro materiale, il CrPS₄, che ha proprietà magnetiche molto particolari. A quel punto, non serve più alcun magnete: è proprio la vicinanza tra i due materiali a far scattare una reazione a catena. Nel grafene succede qualcosa di speciale: l’interazione con il materiale magnetico sottostante cambia il comportamento degli elettroni. In pratica, iniziano a viaggiare lungo i bordi del materiale come se seguissero delle corsie invisibili, con lo spin orientato tutti nella stessa direzione. È un fenomeno noto come “effetto Hall di spin quantistico”, ed è estremamente stabile. Perfetto per creare circuiti ultra-efficienti, in grado di funzionare con pochissima energia. La parte più sorprendente? Oltre a osservare questo effetto a temperature bassissime, il team ha scoperto anche un altro fenomeno, l’“effetto Hall anomalo”, che continua a manifestarsi persino a temperatura ambiente. E questo apre scenari interessanti: non solo memoria e logica per dispositivi ultrasottili, ma anche comunicazioni tra qubit, quei mattoncini fondamentali dei computer quantistici. Certo, non siamo ancora pronti per vedere tutto questo in uno smartphone. L’effetto QSH funziona solo a temperature molto basse, e bisogna ancora trovare un modo per renderlo stabile anche a livelli più “umani”. Ma la strada è tracciata. E forse, tra qualche anno, il cuore di ciò che useremo ogni giorno sarà proprio fatto di spin, bordi e microscopici atti di cooperazione tra materiali invisibili.

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TU Delft sblocca un nuovo effetto quantistico nel grafene