Un team di ricercatori della Delft University of Technology (TU Delft), Università di Leida, La Tohoku University e il Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter hanno sviluppato un nuovo tipo di scanner MRI in grado di visualizzare le onde in magneti ultrasottili. A differenza delle correnti elettriche, queste cosiddette onde di spin producono poco calore, rendendoli vettori di segnale promettenti per future applicazioni ICT verdi.

Gli scanner MRI possono esaminare il corpo umano in modo non invasivo. Lo scanner rileva i campi magnetici irradiati dagli atomi all'interno, che permette di studiare la salute degli organi anche se nascosti sotto spessi strati di tessuto.

Il non invasivo, il potere trasparente della risonanza magnetica è desiderabile per molti campi di ricerca e industrie. Potrebbe essere particolarmente utile come strumento di imaging nelle nanotecnologie e nell'industria dei chip. Essere in grado di rilevare i segnali nei chip dei computer e in altri nanodispositivi faciliterebbe l'ottimizzazione delle loro prestazioni e la riduzione della loro produzione di calore. Però, la risoluzione millimetrica della risonanza magnetica convenzionale è insufficiente per studiare dispositivi su scala di chip. Un team di ricercatori guidati da TU Delft ha ora sviluppato un nuovo metodo per rilevare le onde magnetiche su scala submicrometrica.

Centro NV

Il sistema MRI realizzato dai ricercatori di Delft si avvale di uno speciale difetto reticolare nella struttura cristallina del diamante. Questo difetto, noto come centro di vacanza di azoto (NV), consiste in un atomo di azoto che si trova accanto a un sito vuoto nel reticolo di carbonio del diamante. "Un tale centro NV è essenzialmente un magnete delle dimensioni di un atomo che è estremamente sensibile ai campi magnetici, " Spiega il ricercatore della TU Delft Toeno van der Sar. "Come tale, I centri NV consentono l'imaging ad alta risoluzione della struttura magnetica di un campione".

Onde di spin eccitate

Le onde di spin sono onde in materiali magnetici che sono fondamentali per il comportamento dei magneti. Sono promettenti come vettori di informazioni perché producono poco calore. La loro natura ondulatoria consente di costruire dispositivi logici che eseguono compiti computazionali utilizzando l'interferenza delle onde.

Essere in grado di vedere le onde è fondamentale per la progettazione di dispositivi spin-wave "Per l'immagine di queste onde, abbiamo usato un chip diamantato in cui abbiamo creato uno strato di centri NV, " Spiega Van der Sar. "Abbiamo posizionato questo chip sopra un sottile film magnetico in cui abbiamo eccitato le onde di spin utilizzando elettrodi e correnti a microonde. I centri NV captano i campi magnetici generati dalle onde di spin, consentendo l'imaging a onde di spin ad alta risoluzione."

I ricercatori hanno dimostrato che la risonanza magnetica a onde di spin consente di visualizzare le onde di spin attraverso materiali opachi come il cablaggio metallico su un chip. Per di più, la tecnica ha la sensibilità per rilevare le onde di spin in magneti che sono spessi solo un singolo atomo. Van der Sar dice, "Poiché attualmente c'è una spinta all'uso di magneti ultrasottili per creare dispositivi logici su scala più piccola, questa tecnica di imaging aiuterà questo sviluppo".