I dispositivi elettronici che utilizziamo quotidianamente sono alimentati da corrente elettrica. È il caso delle luci del soggiorno, delle lavatrici e dei televisori, per citare solo alcuni esempi. L'elaborazione dei dati nei computer si basa anche sulle informazioni fornite da minuscoli portatori di carica chiamati elettroni.
Il campo della spintronica, tuttavia, utilizza un concetto diverso. Invece della carica degli elettroni, l'approccio spintronico consiste nello sfruttare il loro momento magnetico, in altre parole, la loro rotazione, per archiviare ed elaborare informazioni, con l'obiettivo di rendere i computer del futuro più compatti, veloci e sostenibili.
Un modo di elaborare le informazioni basato su questo approccio è quello di utilizzare i vortici magnetici chiamati skyrmion o, in alternativa, i loro cugini ancora poco compresi e più rari chiamati “meroni”. Entrambe sono strutture topologiche collettive formate da numerosi spin individuali. I meroni fino ad oggi sono stati osservati solo negli antiferromagneti naturali, dove sono difficili sia da analizzare che da manipolare.
Lavorando in collaborazione con i team dell’Università Tohoku in Giappone e dell’ALBA Synchrotron Light Facility in Spagna, i ricercatori dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza (JGU) sono stati i primi a dimostrare la presenza di meroni negli antiferromagneti sintetici e quindi nei materiali che possono essere prodotti utilizzando tecniche di deposizione standard. I risultati della ricerca attuale sono stati pubblicati su Nature Communications .
"Siamo stati in grado di ideare un nuovo habitat per quella che è una specie nuova e molto 'timida'", ha affermato il dottor Robert Frömter, fisico della JGU. Il risultato della ricerca prevede la progettazione di antiferromagneti sintetici in modo tale che al loro interno si formino meroni, nonché il rilevamento dei meroni stessi.
Per mettere insieme i materiali corrispondenti costituiti da più strati, i ricercatori hanno intrapreso simulazioni approfondite e condotto calcoli analitici delle strutture di spin in collaborazione con un gruppo teorico della JGU. L'obiettivo era determinare lo spessore ottimale di ogni strato e il materiale adatto per facilitare l'ospitazione dei meroni e comprendere i criteri per la loro stabilità.
Insieme al lavoro teorico, il team ha portato avanti esperimenti per affrontare queste sfide. "Con l'aiuto della microscopia a forza magnetica insieme alla meno familiare microscopia elettronica a scansione con analisi della polarizzazione, abbiamo identificato con successo i meroni nei nostri antiferromagneti sintetici", ha spiegato Mona Bhukta, dottoranda presso l'Istituto di fisica della JGU. "Siamo così riusciti a fare un passo avanti verso la potenziale applicazione dei meroni."
Ulteriori informazioni: Mona Bhukta et al, Meroni antiferromagnetici omochirali, antimerioni e bimeri realizzati in antiferromagneti sintetici, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45375-z
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università Johannes Gutenberg di Magonza
