A sinistra:una “superficie a spirale” (grigia) come previsto da studi teorici. L'anello rosso mostra un taglio all'interno di un piano bidimensionale nello spazio reciproco. A destra:intensità di diffusione diffusa osservate sullo stesso piano a basse temperature. Credito:Copyright: S. Gao + O. Zaharko (Paul Scherrer Institut, Svizzera)
I momenti magnetici ("spin") nei solidi magnetici sono in grado di formare le strutture più diverse. Alcuni di essi non sono solo interessanti da un punto di vista scientifico, ma anche da un punto di vista tecnico:processori e supporti di memorizzazione che utilizzano queste minuscole strutture potrebbero un giorno portare all'ulteriore miniaturizzazione dei dispositivi informatici e migliorare notevolmente la loro efficienza energetica.
Un team di ricercatori svizzeri, Germania, La Moldavia e la Francia hanno ora dimostrato l'esistenza di una nuova struttura magnetica a forma di spirale:hanno trovato indicazioni di una cosiddetta struttura "spirale spin-liquid" nei singoli cristalli di manganese scandio tiospinello (MnSc2S4) a basse temperature. Le rotazioni vicine fluttuano qui collettivamente come spirali, ma quando si tratta di distanze spaziali, non assumono un ordine particolare, proprio come le molecole d'acqua formeranno strutture solo con molecole vicine.
Strutture "spin-liquido a spirale" erano già state previste nel 2007. "Una caratteristica di questo tipo di sistema è la cosiddetta "superficie a spirale" - una superficie continua di vettori di propagazione a spirale nello spazio reciproco", ha spiegato il dottor Yixi Su, scienziato dello strumento presso lo spettrometro a tempo di volo di neutroni a diffusione diffusa (DNS), uno strumento del Centro Jülich per la scienza dei neutroni (JCNS) nella sua sede all'Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. È esattamente questo modello che ora potrebbe essere verificato con l'uso dello scattering diffuso di neutroni polarizzati allo strumento DNS.
Dimostrarlo non è stato facile; Yixi Su descrive le sfide che i ricercatori hanno dovuto superare. "Per gli esperimenti, avevamo bisogno di materiali campione privi di difetti e esattamente stechiometrici. Questi sono molto difficili da produrre in grandi quantità. Alla fine, abbiamo dovuto accontentarci di soli 30 milligrammi di cristalli. Come misurazioni con un alto tasso di conteggio, basso background e analisi di polarizzazione sono possibili al DNS, anche questa piccola quantità di materiale campione era sufficiente per stabilire una prova diretta della superficie della spirale"
