Scoperta una Nuova Classe di Magnetismo: L’Altermagnetismo potrebbe Rivoluzionare la Memoria Magnetica e la Superconduttività
Per la prima volta, i ricercatori hanno ottenuto prove concrete dell’esistenza di una terza classe di magnetismo, chiamata altermagnetismo. La scoperta, pubblicata il 11 dicembre sulla rivista Nature, potrebbe avere implicazioni straordinarie per la progettazione di nuovi dispositivi di memoria magnetica ad alta velocità e rappresenta il tassello mancante nello sviluppo di materiali superconduttori migliori.
Il Magnetismo: Due Classi Ben Definite e una Nuova Scoperta
Fino ad oggi, il magnetismo è stato studiato principalmente attraverso due classi ben note: il ferromagnetismo e l’antiferromagnetismo. Secondo Oliver Amin, autore dello studio e ricercatore post-dottorato presso l’Università di Nottingham, nel Regno Unito, il ferromagnetismo si verifica quando i momenti magnetici, che possono essere immaginati come piccole frecce sulla scala atomica, puntano tutti nella stessa direzione. Al contrario, nell’antiferromagnetismo, i momenti magnetici dei materiali si orientano in direzioni opposte, creando una sorta di “scacchiera” di alternanza tra positivo e negativo.
L’importanza di queste due forme di magnetismo è fondamentale per il funzionamento dei dispositivi di memoria magnetica, in cui gli spin degli elettroni devono orientarsi in una delle due direzioni per memorizzare o trasmettere informazioni.
L’Altermagnetismo: La Nuova Classe che Combinano i Vantaggi del Ferromagnetismo e dell’Antiferromagnetismo
L’altermagnetismo, teoricamente proposto nel 2022, rappresenta una struttura che si colloca tra il ferromagnetismo e l’antiferromagnetismo. In un materiale altermagnetico, ogni momento magnetico punta nella direzione opposta a quello del suo vicino, come accade nell’antiferromagnetismo, ma ogni unità magnetica è leggermente inclinata rispetto all’atomo magnetico adiacente, conferendo al materiale alcune proprietà simili al ferromagnetismo.
Secondo Alfred Dal Din, co-autore dello studio e dottorando presso l’Università di Nottingham, i materiali altermagnetici combinano i benefici dei ferromagneti e degli antiferromagneti. I ferromagneti sono facili da manipolare per la lettura e la scrittura di informazioni, ma la loro magnetizzazione netta rende facile cancellare le informazioni. D’altro canto, gli antiferromagneti, sebbene più difficili da manipolare, offrono una maggiore sicurezza e velocità nel trasportare dati grazie alla loro magnetizzazione zero.
I materiali altermagnetici uniscono la velocità e la resilienza degli antiferromagneti, ma presentano anche una caratteristica fondamentale dei ferromagneti: la rottura della simmetria di inversione temporale. Questa proprietà, che riguarda la simmetria degli oggetti che si muovono nel tempo, permette di osservare fenomeni elettrici unici, aprendo la strada a nuove applicazioni tecnologiche.
Un Passo Verso il Futuro della Superconduttività
Il team di ricerca, guidato dal professor Peter Wadley dell’Università di Nottingham, ha utilizzato una tecnica avanzata chiamata microscopia elettronica a fotoemissione per esaminare le strutture e le proprietà magnetiche del tellururo di manganese, un materiale che si pensava essere antiferromagnetico. Grazie a questa tecnica, i ricercatori hanno mappato per la prima volta i vari domini magnetici all’interno di un materiale altermagnetico.
Questa nuova capacità di imaging e controllo delle strutture magnetiche ha portato alla creazione di dispositivi altermagnetici, manipolando le strutture magnetiche interne tramite un ciclo termico controllato. I ricercatori sono riusciti a creare texture esotiche di vortici all’interno di dispositivi esagonali e triangolari, che stanno attirando crescente interesse nel campo della spintronica come potenziali vettori di informazioni.
L’uso di questa nuova classe di materiali potrebbe rivoluzionare la progettazione dei dispositivi di memoria di prossima generazione, migliorando la velocità operativa, la resistenza e la facilità d’uso. Inoltre, l’altermagnetismo potrebbe giocare un ruolo cruciale nello sviluppo della superconduttività, risolvendo un vuoto nelle simmetrie tra questi due settori, e fungendo da “anello mancante” nello sviluppo di materiali superconduttori più efficienti.
In conclusione, l’altermagnetismo rappresenta una scoperta fondamentale che potrebbe trasformare il panorama delle memorie magnetiche e delle tecnologie spintroniche, aprendo nuove possibilità nel campo della superconduttività.