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Un team internazionale di fisici ha compiuto progressi nell'uso di materiali antiferromagnetici nei dispositivi di archiviazione di memoria.
Gli antiferromagneti sono materiali che hanno un magnetismo interno causato dallo spin degli elettroni, ma quasi nessun campo magnetico esterno. Sono interessanti per il loro potenziale di archiviazione dei dati poiché l'assenza di questo campo magnetico esterno (o "a lungo raggio") significa che le unità di dati, i bit, possono essere imballate in modo più denso all'interno del materiale.
Ciò è in contrasto con i ferromagneti, utilizzati nei dispositivi di memoria magnetica standard. I bit in questi dispositivi generano campi magnetici a lungo raggio, che impediscono loro di essere imballati troppo da vicino, perché altrimenti interagirebbero.
La proprietà che viene misurata per leggere un bit antiferromagnetico è chiamata effetto Hall, che è una tensione che appare perpendicolare alla direzione della corrente applicata. Se gli spin nell'antiferromagnet sono tutti capovolti, la tensione di Hall cambia segno. Quindi un segno della tensione di Hall corrisponde a un "1" e l'altro segno a uno "0", la base del codice binario utilizzato in tutti i sistemi informatici.
Sebbene gli scienziati siano a conoscenza dell'effetto Hall nei materiali ferromagnetici da molto tempo, l'effetto negli antiferromagneti è stato riconosciuto solo negli ultimi dieci anni circa ed è ancora poco compreso.
Un team di ricercatori dell'Università di Tokyo, in Giappone, della Cornell e della Johns Hopkins University negli Stati Uniti e dell'Università di Birmingham nel Regno Unito, hanno suggerito una spiegazione per l'"effetto Hall" in un antiferromagnete Weyl (Mn3 Sn), un materiale che ha un effetto Hall spontaneo particolarmente forte.
I loro risultati, pubblicati su Nature Physics , hanno implicazioni sia per i ferromagneti che per gli antiferromagneti, e quindi per i dispositivi di archiviazione di memoria di prossima generazione in generale.
I ricercatori erano interessati a Mn3 Sn perché non è un perfetto antiferromagnete, ma ha un debole campo magnetico esterno. Il team voleva scoprire se questo debole campo magnetico fosse responsabile dell'effetto Hall.
Nel loro esperimento, il team ha utilizzato un dispositivo inventato dal dottor Clifford Hicks, dell'Università di Birmingham, che è anche coautore dell'articolo. Il dispositivo può essere utilizzato per applicare una sollecitazione regolabile al materiale da testare. Applicando questo stress a questo antiferromagneto Weyl, i ricercatori hanno osservato che il campo magnetico esterno residuo aumentava.
Se il campo magnetico guidasse l'effetto Hall, ci sarebbe un effetto corrispondente sulla tensione attraverso il materiale. I ricercatori hanno mostrato che, infatti, la tensione non cambia sostanzialmente, dimostrando che il campo magnetico non è importante. Invece, hanno concluso, la disposizione degli elettroni rotanti all'interno del materiale è responsabile dell'effetto Hall.
Clifford Hicks, coautore dell'articolo dell'Università di Birmingham, afferma che "questi esperimenti dimostrano che l'effetto Hall è causato dalle interazioni quantistiche tra gli elettroni di conduzione e i loro spin. I risultati sono importanti per comprendere e migliorare la memoria magnetica tecnologia." + Esplora ulteriormente
