La spintronica sfrutta lo spin intrinseco degli elettroni e un aspetto fondamentale del campo è il controllo dei flussi del grado di libertà dello spin, ovvero delle correnti di spin. Gli scienziati sono concentrati sui modi per crearli, rimuoverli e controllarli per applicazioni future.

Rilevare le correnti di spin non è un’impresa facile. Richiede l'uso della misurazione macroscopica della tensione, che esamina le variazioni di tensione complessive attraverso un materiale. Tuttavia, un ostacolo comune è stata la mancanza di comprensione di come questa corrente di rotazione si muova o si propaghi effettivamente all'interno del materiale stesso.

Un team di ricercatori ora segnala un metodo per prevedere come la corrente di spin cambia con la temperatura. Lo studio è pubblicato in Applied Physics Letters .

"Utilizzando la diffusione dei neutroni e le misurazioni della tensione, abbiamo dimostrato che le proprietà magnetiche del materiale possono prevedere come una corrente di spin cambia con la temperatura", afferma Yusuke Nambu, coautore dell'articolo e professore associato presso l'Istituto per la ricerca sui materiali dell'Università di Tohoku. IMR).

Nambu e i suoi colleghi hanno scoperto che il segnale della corrente di spin cambia direzione a una specifica temperatura magnetica e diminuisce a basse temperature. Inoltre, hanno scoperto che la direzione dello spin, o polarizzazione dei magnoni, si inverte sia al di sopra che al di sotto di questa temperatura magnetica critica. Questo cambiamento nella polarizzazione dei magnoni è correlato all'inversione della corrente di spin, facendo luce sulla sua direzione di propagazione.

Inoltre, il materiale studiato ha mostrato comportamenti magnetici con energie di gap distinte. Ciò suggerisce che al di sotto della temperatura legata a questa energia di gap, i portatori di corrente di spin sono assenti, portando alla diminuzione osservata nel segnale della corrente di spin a temperature più basse. Sorprendentemente, la dipendenza dalla temperatura della corrente di spin segue un decadimento esponenziale, rispecchiando i risultati della diffusione dei neutroni.

Nambu sottolinea che le loro scoperte sottolineano l’importanza della comprensione dei dettagli microscopici nella ricerca spintronica. "Chiarendo i comportamenti magnetici e le loro variazioni di temperatura, possiamo acquisire una comprensione completa delle correnti di spin nei magneti isolanti, aprendo la strada per prevedere le correnti di spin in modo più accurato e potenzialmente sviluppare materiali avanzati con prestazioni migliorate."