Lo spin è un tipo di momento angolare intrinseco alle particelle, grosso modo come se girassero su se stessi. Le particelle possono scambiare la loro rotazione, e in questo modo si possono formare correnti di spin in un materiale. Attraverso anni di ricerca, gli scienziati hanno imparato a controllare tali correnti di spin in modo analogo in modo che possano controllare il flusso di elettroni, le basi di un campo della fisica noto come spintronica.

Lo studio dell'effetto delle interazioni forti nei sistemi quantistici è particolarmente impegnativo. Però, è noto che una forte interazione tra particelle quantistiche può cambiare completamente le proprietà di un sistema, realizzandolo, ad esempio, ferromagnetico, superconduttore, ecc. Forti interazioni nei sistemi di spin possono anche consentire la generazione di interessanti proprietà di trasporto in un materiale.

Ricercatori della Singapore University of Technology and Design (SUTD), University Insubria e Universidade Federal de Minas Gerais riportano un nuovo approccio al controllo delle correnti di spin basato su forti interazioni spin-spin, che si traduce in diodi per la corrente di spin con una rettifica gigante. In questo lavoro, i ricercatori hanno dimostrato analiticamente e tramite simulazioni numeriche avanzate che se le interazioni sono più forti di una certa grandezza, il sistema può cambiare drasticamente e diventare un isolante, impedendo il passaggio delle correnti. interessante, questo drastico cambiamento nel comportamento isolante si verifica solo quando si cerca di imporre la corrente in una direzione. Quando si cerca di guidare una corrente di spin nella direzione opposta, il flusso è possibile e il sistema non è un isolante.

Queste previsioni potrebbero portare a sostanziali progressi nella scienza dei materiali, e nuovi dispositivi potrebbero essere costruiti sulla base di questo principio. I ricercatori propongono esperimenti con atomi prossimi allo zero assoluto o con strutture costituite da pochi atomi depositati con cura sulle superfici.

Professore Associato SUTD D. Poletti, che ha guidato lo sforzo di ricerca, dice, "Questo è un effetto molto interessante in cui ci siamo imbattuti. La fisica molto più interessante deve ancora essere scoperta in sistemi spintronici fortemente interagenti, e questo può portare alla creazione di nuove tecnologie." Questo lavoro di ricerca è stato recentemente pubblicato su una rinomata rivista americana Lettere di revisione fisica .