I ricercatori hanno scoperto tre varianti distinte delle pareti del dominio magnetico nell'elimagneto ferro-germanio (FeGe). I loro risultati sono stati pubblicati in Fisica della natura . Il ricercatore Dennis Meier, professore associato presso l'Università norvegese di scienza e tecnologia (NTNU), afferma che comprendere la creazione di campi magnetici è la chiave per comprendere il significato della scoperta.
Una corrente elettrica può generare un campo magnetico, come negli elettromagneti. La seconda sorgente di un campo elettrico è lo spin, che è il momento magnetico delle particelle elementari di un atomo. Il tipo più conosciuto di magnetismo è il ferromagnetismo. Questo tipo di ordine magnetico si verifica quando i momenti magnetici degli atomi in una sostanza sono essenzialmente allineati, cioè puntano nella stessa direzione e attraggono o respingono altri oggetti magnetici.
Con elimagneti, i momenti magnetici degli atomi si dispongono in schemi a spirale o elicoidali. Il germanio di ferro (FeGe) è una miscela di ferro e germanio metalloide. Ha una struttura cristallina simile a quella che si trova in un diamante, in cui si ripete lo stesso schema di atomi. In realtà, questo materiale non è così uniforme come sembra. Il cristallo potrebbe essere vicino alla perfezione, ma la struttura magnetica può avere contemporaneamente una propria organizzazione.
In altre parole, una struttura cristallina apparentemente perfetta in un solido è divisa in aree separate, ciascuno con le proprie speciali proprietà magnetiche. Queste regioni magnetiche sono chiamate domini. Nei ferromagneti, gli atomi in ciascuno di questi domini hanno momenti magnetici che puntano nella stessa direzione, ma la direzione varia tra zone limitrofe. Gli elimagneti hanno invece domini con motivi a spirale. Le transizioni tra queste aree sono chiamate pareti di dominio, che sono ciò che Meier ei suoi colleghi stanno studiando.
Il gruppo di ricerca internazionale ha scoperto tre nuove classi di pareti di dominio negli elimagneti. "I modelli speciali si verificano a causa dei cosiddetti difetti topologici. I ricercatori sono stati fortunati a trovarli, " dice Meier. "Ma devi sapere quando sei fortunato."
Le loro scoperte sono completamente nuove per la scienza. I muri di dominio possono avere proprietà magnetiche esotiche che le regioni che separano non rivelano. Le mura, Per esempio, possono interagire più fortemente con una corrente elettrica e potrebbero essere utilizzati per il trasferimento e l'archiviazione dei dati in futuro. Questa scoperta potrebbe un giorno fornire un'alternativa ai computer di oggi, che invertono il campo magnetico e commutano la tensione tra uno e zero. Questo metodo richiede molta più energia rispetto allo spostamento di strutture magnetiche topologiche lungo la cosiddetta memoria della pista.
"La prossima cosa che faremo è cercare di influenzare questi nuovi muri di dominio, " dice Meier. I ricercatori cercheranno di dirigere queste pareti con una corrente elettrica, cioè, controllarli. Per questo progetto, Meier e il suo team presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali collaboreranno con i colleghi del nuovo Centro di Eccellenza QuSpin (Centro per la Spintronica Quantistica) della NTNU.
