Ricercatori di Skoltech, KTH Royal Institute of Technology, e l'Università di Uppsala hanno previsto l'esistenza di ferromagnetismo antico, una proprietà non banale di alcuni cristalli magnetici che apre la porta a una varietà di nuovi fenomeni magnetici. Il documento è stato pubblicato sulla rivista Revisione fisica B .

chiralità, o manualità, è una proprietà fondamentale estremamente importante degli oggetti in molti campi della fisica, matematica, chimica e biologia; un oggetto chirale non può in alcun modo essere sovrapposto alla sua immagine speculare. Gli oggetti chirali più semplici sono le mani umane, da qui il termine stesso. L'opposto di chirale è achirale:un cerchio o un quadrato sono semplici oggetti achirali.

La chiralità può essere applicata a entità molto più complesse; ad esempio, interazioni interne concorrenti in un sistema magnetico possono portare alla comparsa di trame magnetiche periodiche nella struttura che differiscono dalle loro immagini speculari:questo è chiamato ordinamento ferromagnetico chirale. I cristalli chirali sono ampiamente considerati candidati promettenti per l'archiviazione di dati magnetici e la realizzazione di dispositivi di elaborazione poiché le informazioni possono essere codificate tramite le loro trame magnetiche non banali.

Anastasia Pervishko, ricercatore presso lo Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), e i suoi colleghi hanno utilizzato analisi basate sulla simmetria e calcoli numerici per prevedere l'esistenza del ferromagnetismo antico, una sorta di ordinamento ferromagnetico quando entrambi i tipi di chiralità (mano) esistono simultaneamente e si alternano nello spazio.

"In contrasto con le trame chirali e achirali, prevediamo un ordinamento magnetico fondamentalmente diverso nei ferromagneti tetraedrici. Usiamo il termine "antichiralità" per evidenziare la modulazione spontanea della direzione di magnetizzazione con un'alternanza di chiralità spaziale tra destrimani e mancini indotta dalla simmetria del cristallo, "dice Perviško.

Spiega che la chiralità in questa trama magnetica periodica si alterna nello spazio mentre l'invariante di torsione medio è zero. "Si può immaginarlo come una modulazione magnetica in cui una parte è caratterizzata da destrimani e l'altra da mancini; che differisce drasticamente dalle trame chirali convenzionali in cui è preservata la manualità, " aggiunge Pervishko.

Il team ha dimostrato che il ferromagnetismo antico può essere osservato in una classe di cristalli in cui molti minerali si formano naturalmente. Per fare questo, hanno studiato l'ordinamento magnetico nella struttura con simmetria dei cristalli tetraedrici e hanno usato l'analisi micromagnetica per derivare questo nuovo ordinamento antico.

"Grazie a questo stato fondamentale non convenzionale, l'ordinamento magnetico proposto potrebbe risultare in una ricca famiglia di fenomeni magnetici inclusi domini magnetici unici e skyrmioni che sono fondamentalmente diversi dalle strutture chirali. Questa scoperta innesca ulteriori indagini teoriche e sperimentali in questo tipo di materiali magnetici, "Conclude Anastasia Pervishko.