Un nuovo materiale magnetico sviluppato dai fisici del RIKEN potrebbe potenziare l'archiviazione della memoria del computer consentendo una maggiore densità di memoria e velocità di scrittura della memoria più elevate. La loro ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications .
I dispositivi di memoria come i dischi rigidi memorizzano i dati creando diversi modelli di magnetizzazione su un materiale magnetico. Utilizzano materiali magnetici noti come ferromagneti, materiali come ferro e cobalto in cui i campi magnetici dei singoli atomi si allineano tra loro quando viene applicato un campo magnetico.
Tuttavia, i ferromagneti non sono ideali per l'archiviazione dei dati. "Il problema con i ferromagneti è che le aree vicine possono interferire, provocando una magnetizzazione spontanea che corrompe i dati. Quindi non è possibile avere un'elevata densità di memoria", spiega Meng Wang del RIKEN Center for Emergent Matter Science. "Inoltre, il cambiamento dei modelli di magnetizzazione è lento."
I materiali antiferromagnetici, in cui i campi magnetici degli atomi adiacenti tendono ad allinearsi in direzioni opposte, sono promettenti per affrontare queste sfide. Ma poiché la magnetizzazione non può essere osservata negli antiferromagneti, i fisici avrebbero bisogno di una tecnica diversa per codificare e leggere i dati.
Negli ultimi 20 anni, i fisici hanno suggerito che alcuni materiali antiferromagnetici potrebbero supportare un diverso tipo di comportamento, chiamato “effetto Hall anomalo”. Potrebbe essere utilizzato per manipolare gli elettroni nei materiali antiferromagnetici per archiviare e leggere dati.
L'effetto Hall convenzionale fu osservato per la prima volta nei materiali non magnetici più di un secolo fa dal fisico americano Edwin Hall. Quando un campo elettrico viene applicato a un materiale conduttore, gli elettroni si muovono in linea retta lungo il materiale, parallelamente al campo elettrico. Ma Hall scoprì che quando viene applicato anche un campo magnetico esterno, il percorso degli elettroni si piega.
Successivamente, Hall scoprì che questa flessione può verificarsi anche in alcuni materiali magnetici, anche quando non viene applicato alcun campo magnetico esterno, un fenomeno che è stato soprannominato effetto Hall anomalo.
Ora, Wang e colleghi hanno dimostrato l’effetto Hall anomalo in un metallo antiferromagnetico contenente rutenio e ossigeno, senza campo magnetico. Il team ha dovuto aggiungere una piccola quantità di cromo al cristallo, che ne ha leggermente modificato la struttura simmetrica, consentendo l'effetto.
L'effetto Hall anomalo era stato precedentemente osservato in tipi più complessi di antiferromagneti. Ma questa è la prima volta che l'effetto viene osservato in un metallo antiferromagnetico che ha una struttura colineare semplice, che lo rende attraente per le applicazioni pratiche.
"Questo materiale è molto facile da fabbricare in film sottile", afferma Wang. "Ci auguriamo che il nostro lavoro ispiri altri a cercare altri materiali che siano economici e facili da realizzare."
Ulteriori informazioni: Meng Wang et al, Effetto Hall anomalo a campo zero emergente in un metallo antiferromagnetico rutilo ricostruito, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43962-0
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
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