Scoperta del MIT: un nuovo magnetismo potrebbe rivoluzionare l'informatica

Un nuovo tipo di magnetismo scoperto da fisici del MIT potrebbe inaugurare una nuova era per le tecnologie di memoria. Si tratta del "magnetismo p-wave", osservato per la prima volta in cristalli bidimensionali di ioduro di nichel (NiI₂), e che unisce proprietà tipiche sia dei ferromagneti che degli antiferromagneti.

Nel dettaglio, mentre nei ferromagneti gli elettroni si allineano con lo stesso spin generando un campo magnetico macroscopico, e negli antiferromagneti gli spin si alternano annullandosi reciprocamente, nel magnetismo p-wave gli spin seguono una configurazione a spirale. Questa geometria forma strutture "chirali", ovvero immagini speculari l'una dell'altra, come le mani destra e sinistra.

Il comportamento è stato rilevato in campioni sottilissimi di ioduro di nichel, sintetizzati in laboratorio a partire da polveri di nichel e iodio riscaldate ad alta temperatura. Utilizzando luce polarizzata circolarmente, i ricercatori sono riusciti a verificare che lo spin degli elettroni cambia direzione a seconda del senso della spirale, confermando così la presenza del nuovo stato magnetico.

Ciò che rende particolarmente interessante questa scoperta è la possibilità di controllare elettricamente l'orientamento degli spin. Applicando un piccolo campo elettrico nella direzione della spirale, gli scienziati hanno potuto invertire la "mano" della configurazione magnetica, ottenendo una corrente di spin uniforme. Questo principio è alla base della "spintronica", una tecnologia emergente che utilizza lo spin elettronico, anziché la carica, per memorizzare e processare dati.

Riccardo Comin, uno degli autori della ricerca, ha spiegato che tale effetto permetterebbe di manipolare domini magnetici utili per controllare i bit di memoria. A differenza dell'elettronica tradizionale, la spintronica potrebbe ridurre drasticamente la generazione di calore, rendendo i dispositivi più efficienti.

Secondo Qian Song, altro autore dello studio, il potenziale risparmio energetico è significativo: l'uso dei magneti p-wave potrebbe ridurre il consumo di energia di cinque ordini di grandezza rispetto agli attuali sistemi. Tuttavia, un limite importante è che il fenomeno è stato osservato solo a temperature estremamente basse, intorno ai 60 kelvin (-213 °C). Resta dunque da trovare un materiale in grado di manifestare questo tipo di magnetismo a temperatura ambiente.

"Si tratta di na temperatura inferiore all'azoto liquido, che non è necessariamente pratica per le applicazioni", spiega Comin. "Ma ora che abbiamo realizzato questo nuovo stato di magnetismo, la prossima frontiera è trovare un materiale con queste proprietà, a temperatura ambiente. Poi potremo applicarlo a un dispositivo spintronico".