spintronica

Chi l’avrebbe detto che delle minuscole pieghe, grandi quanto pochi atomi, potessero diventare protagoniste di una rivoluzione tecnologica? Alla Rice University hanno scoperto che nei materiali bidimensionali – quelli sottilissimi, composti da un solo strato di atomi – una semplice ruga non è un difetto ma un’opportunità. Quando questi fogli si piegano, come nel caso del ditellururo di molibdeno, succede qualcosa di inatteso: lo spin degli elettroni, cioè la loro “piccola bussola quantistica”, diventa molto più stabile e controllabile. Pieghe atomiche nei materiali 2D stabilizzano lo spin degli elettroni Perché questa è una notizia così importante? Perché tutta l’elettronica che usiamo oggi si basa sul movimento degli elettroni nel silicio. Funziona bene, certo, ma a un prezzo: dispositivi sempre più potenti richiedono quantità enormi di energia. Da tempo gli scienziati cercano un’alternativa, e la spintronica sembra la strada più promettente. Invece di sfruttare solo la carica degli elettroni, punta a utilizzare anche il loro spin, che può trovarsi in due stati, “su” o “giù”. Un sistema del genere renderebbe i dispositivi più veloci e molto meno energivori. Il problema? Lo spin è fragile, tende a perdersi non appena gli elettroni collidono tra loro. Qui entra in gioco la scoperta di Boris Yakobson e del suo team. Quelle minuscole pieghe nei materiali 2D creano un effetto chiamato “persistent spin helix”: gli elettroni non si disperdono più, ma si organizzano in una trama elicoidale che resiste agli urti interni. È come se, grazie alla geometria stessa del materiale, lo spin trovasse un modo per sopravvivere più a lungo. Il meccanismo dietro questo fenomeno è ancora più affascinante. Quando il materiale si curva, genera un campo elettrico interno – un effetto chiamato polarizzazione flexoelettrica – che interagisce con lo spin e lo stabilizza. Più la piega è accentuata, più forte diventa l’interazione. Il risultato? Una precessione dello spin su una distanza di appena un nanometro, un record assoluto mai visto prima. Quello che sorprende è la semplicità del concetto. Non servono macchinari fantascientifici o processi industriali complessi: basta sfruttare le pieghe che i materiali hanno già, oppure indurle apposta, per ottenere nuovi effetti quantistici. E ciò che un tempo veniva liquidato come un difetto diventa improvvisamente uno strumento di progettazione. Sunny Gupta, primo autore dello studio, l’ha detto chiaramente: raramente la meccanica elastica e la fisica quantistica si incontrano in modo così diretto. Eppure, in questa ricerca, l’una dà letteralmente forma all’altra. È un po’ come se la tecnologia del futuro nascesse non dalla perfezione assoluta dei materiali, ma proprio dalle loro imperfezioni.

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