Uno studio pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati riassume i principali risultati ottenuti fino ad oggi nella ricerca sulle leghe Heusler. "Il nostro articolo di revisione può servire come riferimento ideale per i ricercatori in materiali magnetici, " dice Atsufumi Hirohata dell'Università di York, UK, specializzato in spintronica.

Spintronica, nota anche come elettronica di spin, è un campo della fisica applicata che studia l'uso degli spin elettronici, invece della loro carica, per trasportare informazioni in dispositivi a stato solido, con riduzione del consumo energetico e miglioramenti della memoria e delle capacità di elaborazione.

Una categoria di materiali che mostra grandi promesse in questo settore sono le leghe Heusler:materiali formati da una o due parti di metallo X, una parte di metallo Y, e una parte in metallo Z, ciascuno proveniente da una parte distinta della tavola periodica degli elementi. La cosa interessante di queste leghe è che singolarmente, i metalli non sono magnetici, ma quando combinati, diventano magnetici.

Uno dei principali vantaggi delle leghe Heusler per dispositivi spintronici è la capacità di controllare le loro proprietà elettriche e magnetiche uniche, che derivano direttamente dagli spin degli elettroni, apportando modifiche alle loro strutture cristalline. Ma questo richiede temperature molto elevate, che i ricercatori vogliono ridurre.

Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno lavorato su approcci per far crescere film in lega Heusler a temperatura ambiente su substrati speciali con reticoli cristallini simili a quelli della lega. L'interazione tra i due reticoli può portare allo sviluppo della semimetallicità nella lega di Heusler, dove solo gli elettroni che ruotano in un orientamento sono condotti attraverso il materiale mentre quelli che ruotano in un altro non lo sono.

I ricercatori devono essere in grado di misurare le proprietà dei materiali per condurre le loro indagini. La struttura atomica delle leghe Heusler può essere osservata direttamente mediante diffrazione dei raggi X e misurata indirettamente esaminando la relazione tra la resistenza del materiale a una corrente elettrica e le variazioni di temperatura. Sono disponibili anche altre tecniche per misurare le loro proprietà magnetiche.

Hirohata ei suoi colleghi stanno attualmente lavorando alla fabbricazione di una giunzione magnetica metallica fatta di film in lega Heusler. Queste giunzioni sono costituite da due ferromagneti separati da un sottile isolante. Quando lo strato isolante è sufficientemente sottile, gli elettroni sono in grado di passare da un ferromagnete all'altro. C'è una bassa resistenza al movimento degli elettroni finché viene applicato un campo magnetico esterno, ma non appena viene rimosso, il materiale diventa altamente resistente al movimento degli elettroni. "Si prevede che questi dispositivi sostituiranno le celle di memoria e i sensori magnetici attualmente in uso, " dice Hirohata. Il team spera di sviluppare giunzioni magnetiche metalliche con una magnetoresistenza molto maggiore rispetto al record attuale a temperatura ambiente, realizzare una memoria di nuova generazione per una società sostenibile.