Il Medioevo era certamente lungi dall'essere favorevole alla scienza:chiunque cercasse nuove scoperte fuori dai sentieri battuti rischiava di essere bruciato sul rogo. Quindi, il contributo di quest'epoca al progresso tecnico è ritenuto piuttosto modesto. Scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), però, sono stati ispirati dall'armatura di maglia medievale durante la produzione di un nuovo metamateriale con nuove proprietà. Sono riusciti a invertire il coefficiente di Hall di un materiale.

L'effetto Hall è il verificarsi di una tensione elettrica trasversale attraverso un conduttore elettrico attraversato dal flusso di corrente, se questo conduttore si trova in un campo magnetico. Questo effetto è un fenomeno basilare della fisica e permette di misurare la forza dei campi magnetici. È la base dei sensori di velocità magnetici nelle auto o delle bussole negli smartphone. Oltre a misurare i campi magnetici, l'effetto Hall può essere utilizzato anche per caratterizzare metalli e semiconduttori ed in particolare per determinare la densità dei portatori di carica del materiale. Il segno della tensione di Hall misurata consente di trarre conclusioni sul fatto che i portatori di carica nell'elemento a semiconduttore portino carica positiva o negativa.

I matematici già prevedevano teoricamente che è possibile invertire il coefficiente di Hall di un materiale (come l'oro o il silicio), cioè invertire il suo segno. Ci si aspettava che questo fosse ottenuto da una struttura ad anello tridimensionale simile a un'armatura di maglia medievale. Però, questo era considerato difficile, in quanto la maglia ad anello di milionesimi di metro dovrebbe essere composta da tre diversi componenti.

Christian Kern, Muamer Kadic, e Martin Wegener dell'Institute of Applied Physics del KIT ora hanno scoperto che un singolo materiale di base è sufficiente, a condizione che la struttura ad anello scelta segua una certa disposizione geometrica. Primo, hanno prodotto scaffold polimerici con una stampante 3D ad altissima risoluzione. Quindi, hanno rivestito queste impalcature con ossido di zinco semiconduttore.

Il risultato dell'esperimento:gli scienziati possono produrre metamateriali con un coefficiente positivo, anche se i loro componenti hanno coefficienti negativi. Questo suona un po' come la pietra filosofale, la formula, per mezzo della quale gli alchimisti medievali cercavano di convertire una sostanza in un'altra. Ma qui, non avviene alcuna conversione. "I portatori di carica nel metamateriale rimangono elettroni carichi negativamente, " spiega Christian Kern. "Le misurazioni della sala le fanno solo apparire cariche positivamente, come la struttura li costringe a prendere deviazioni."

Kern ammette che questa scoperta finora non è di alcuna utilità pratica. Ci sono solidi sufficienti con coefficienti di Hall sia negativi che positivi. Ma Kern vuole continuare la ricerca. Il prossimo passo sarà la produzione di strutture anisotrope con una tensione di Hall nella direzione del campo magnetico. Normalmente, La tensione di Hall è diretta verticalmente alla corrente e ai campi magnetici. Tali materiali non convenzionali potrebbero essere applicati in nuovi sensori per la misurazione diretta dei vortici del campo magnetico.